Federico ha scritto: Buonasera, non riesco a risolvere questo esercizio, potreste aiutarmi per favore? Grazie mille in anticipo! Della NaOH solida venne aggiunta ad una soluzione 0,1 M di H₂S finché il pH risultò eguale a 12. Calcolare: a) il pH della soluzione iniziale; b) il numero di moli di NaOH aggiunte; c) la concentrazione di tutte le specie nella soluzione finale. Per H₂S si può utilizzare pK₁ = 9; pK₂ = 14. Questa è la risposta: In considerazione del fatto che i calcoli relativi ai punti b) e c) del problema richiedono un livello di approfondimento non usuale in una scuola superiore, mi limito a risolvere il punto a). H₂S è un acido debole e diprotico, che in soluzione acquosa va incontro a una doppia ionizzazione, ciascuna con la propria costante di equilibrio. Si tratta quindi di un caso di equilibrio multiplo. Le due ionizzazioni successive sono: H₂S + H₂O = HS^-+ H₃O⁺ K_a1 = 1,0 · 10^-7 pK₁ = 7 (il tuo valore 9 non è valido) HS^- + H₂O = S^2- + H₃O⁺ K_a2 = 1,0 · 10^-14 pK₂=14 Nonostante sia un equilibrio multiplo, a causa del valore già bassissimo della K_a1, si può trascurare nel calcolo il contributo del secondo equilibrio e tenere conto solo degli ioni idronio forniti dalla prima ionizzazione. Impostiamo quindi solo l’espressione della costante di equilibrio K_a1:

K_a1 = [HS^-][H₃O⁺] / [H₂S] = 1,00 · 10^-7

Procediamo con il calcolo del pH della soluzione iniziale. La concentrazione degli ioni H₃O⁺ in seguito alla prima ionizzazione si ricava dalla tabella seguente, dove x indica la concentrazione di H₂S che si ionizza, che equivale a quella degli ioni idronio prodotti.

Specie	C_iniziale (mol/L)	ΔC (mol/L)	C_finale (mol/L)
H₂S	0,1	-x	0,1 - x
HS^-	0	+x	+x
H₃O⁺	0	+x	+x

Impostiamo l’equazione che ci permette di calcolare x, sostituendo i valori nell’espressione della costante di equilibrio:

K_a1 = x² / (0,1 - x) = 1,00 · 10^-7

Dato il bassissimo grado di dissociazione dell'acido, la concentrazione finale di H₂S può essere considerata per approssimazione pari a quella iniziale, quindi 0,1 - x si semplifica a 0,1. L’errore commesso è infatti trascurabile. Svolgendo i calcoli si ottiene x = 1,00 · 10 ^-4 Dato che x indica la concentrazione molare degli ioni idronio prodotti, da questo valore si calcola il pH della soluzione iniziale di H₂S:

pH = - log [H₃O⁺] = 4,0

Saresti giunto allo stesso risultato anche applicando la relazione approssimata valida per calcolare [H₃O⁺] in una soluzione di acido debole, cioè [H₃O⁺]² = K_a1 ⋅ C_a = 0,1 · 10^-7 = 10^-8.