Riassunto esame Chimica e propedeutica biochimica, Prof. Colombo Diego Rodolfo, libro consigliato Chimica e Propedeutica Biochimica - Edises, F. A. Bettelheim

a) HCl + NaOH → NaCl + H2O

H+ + Cl- + Na+ + OH- → Na+ + Cl- + H2O

Cl- è un anione che deriva da un acido forte, è una base coniugata debole - ione spettatore che non reagisce con H2O per tornare acido - è uno ione spettatore.

Na+ è il catione che deriva da una base forte, è uno ione spettatore (nessuna tendenza a dare nessun equilibrio con H2O). Nessuno di questi elettroliti varierà il pH della soluzione.

Il sale ottenuto per neutralizzazione di un acido forte con una base forte non varierà il pH della soluzione, il sale è in forma ionica con ioni spettatori.

b) CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

CH3COO- è una base debole che può dare un equilibrio con l'H2O, si può riprotonare rilasciando OH- che vanno ad alterare il pH della soluzione - soluzione a pH basico.

0,1M di CH3COONa, K (acido acetico) = 10^-5,3

Il sale CH3COONa si...

dissocia CH₃COONa → CH₃COO^- + Na⁺ (Na⁺ non viene considerato perché è uno ione spettatore; CH₃COO^- è da considerare perché deriva da un acido debole (si riprotona))

CH₃COO^- + H₂O → CH₃COOH + OH^-

Iniziale: [CH₃COO^-] = [H₂O] = [CH₃COOH] = [OH^-] = 0 M

Variazione: -x +x +x +x

Equilibrio: [CH₃COO^-] = [H₂O] = [CH₃COOH] = [OH^-] = x M

K_b ≡ [CH₃COOH][OH^-]/[CH₃COO^-] = x²/x = x

K_b ≡ 1.0 × 10^-14 = x

x = 1.0 × 10^-7 M

pOH = -log[OH^-] = -log(1.0 × 10^-7) = 7

pH = 14 - pOH = 14 - 7 = 7 (soluzione neutra)

Il FORTE vince sul DEBOLE

HCl + NH₃ → NH₄⁺ + Cl^- + H₂O (acido forte + base debole)

Lo ione NH₄⁺ è un acido debole (coniugato di una base debole) che può dare un equilibrio con l'H₂O rilasciando H⁺ che va ad alterare il pH della soluzione

0.1 M di NH₄Cl, K_a(NH₄) = 1.8 × 10^-5 (riferito a NH₄⁺ + H₂O → NH₃ + H₃O⁺)

Iniziale: [NH₄⁺] = [NH₃] = [H₃O⁺] = [Cl^-] = 0 M

Variazione: -x +x +x +x

XEquilibrio C – X X XaKa è riferita alla protonazione dell’acido coniugato = =�� = 5,5 ∙ 10 −10−1410 −5�� 1,8∙10(H+) = = =√� ∙ � √5,5 ∙ 10 ∙ 10 7,45 ∙ 10−9 −1 −6� pH = –log√� = 5,13 soluzione acida∙ �� �

SISTEMI TAMPONESistemi acquosi in grado di resistere a variazioni di pH quando vengonoaggiunte piccole aliquote di acido/base forte. Vengono preparati miscelandoun acido debole + sale della sua base coniugata /una base debole + sale delsuo acido coniugato.soluzione tampone idealeLa è una miscela con quantità equimolari deicomposti massima efficienza.Es: In 1L 0,1mol di CH COOH e quantità equimolare di CH COONa3 3CH COOH CH COO + H (H ) = 1,34∙10- + + -33 3CH COONa CH COO + Na (ione spettatore)- +3 3Effetto dello ione comune: lo ione acetato è comune a due reazioni.si aggiunge H lo ione acetato si riprotona in CH COOH+– 3si

aggiunge OH che reagisce con H a formare H O- +– 2HCH COOH CH COO + + OH H O+- -3 3 2

La soluzione è in grado di resistere a variazioni di pH perché nel momento in cui H viene aggiunto in soluzione il suo effetto viene neutralizzato per reazione con CH COO che si riprotona a dare CH COOH.-3 3

Efficacia: presenza delle due specie in uguale (o quasi) quantità e si basa sull’avere la coppia acido-base. L’equilibrio è necessario per la funzione della soluzione tampone. Bisogna usare un elettrolita debole, altrimenti non si instaurerebbe l’equilibrio tra la forma dissociata e non dissociata.

Esempi: NH /NH Cl NaH PO /NaHPO 4-3 4 2 4

Generico acido HA Generico sale ANa

Dissociazione acido debole: HA H + A+ - =[� +]K =a ⋅+ −[� ]⋅[� ] [��]K[��] a −[�] ][��]pH = –log[� = –]+ + log( )[�) = –log(K ) – log( ) =⋅ [�� ]log(K −pKa a− − [��][� ] [�

Equazione di Henderson e Hasselbalch: pH = pK + log(a/����)
Sale e acido sono nella stessa soluzione il volume è uguale l'equazione può essere vista anche come rapporto in moli: pH = pK + log(a/�����)

1) ? pH 0,1mol di AcOH (K = 1,8·10 ) e 0,1mol di AcONa-5a
pH = pK + log(a/����) = 4,74 + log(0,1/0,1) = 4,74[��� ] 0,1-a/0,1[����]
n = n pH = Ksale acido a
A seconda del pH da tamponare bisogna scegliere la giusta coppia acido-base coniugata. Il tampone con l'acido acetico tampona a pH ~ 5

2) ? pH si aggiungono 0,01mol di HCl (acido forte)
AcOH AcO + H- +
Iniziale 0,1 0,1
Equilibrio 0,1 + 0,01 0,1 – 0,01� (���� ) 0,09 0,09
pH = pK + log(a/����) = 4,74 + log(0,09/0,11) = 4,74 + log(0,09/0,11) = 4,65a/���� 0,11 0,11 
dopo l'aggiunta di HCl, il pH non è molto diverso da quello iniziale l'effetto si vede, ma non è lo stesso che si avrebbe in acqua pura (il pH sarebbe

1. L'aggiunta di acido ha consumato lo ione AcO (se non presente, non può più funzionare la soluzione tampone)
2. pH si aggiungono 0,01mol di NaOH (base forte)

AcOH AcO + H- +

Iniziale 0,1 0,1

Equilibrio 0,1 – 0,01 0,1 + 0,01… (…) 0,11

pH = pK + log( ) = 4,74 + log( ) = 4,83a … (…) 0,09  dopo l'aggiunta di NaOH il pH non è molto diverso da quello iniziale è più basico ma non come se fosse aggiunto in acqua (il pH sarebbe 12).

tampone limitato,

Considerazioni: l'effetto è dipende dalla quantità di sostanza in soluzione (bisogna aggiungere piccole aliquote) e si esercita perché le specie chimiche si trasformano l'una nell'altra.

La soluzione tampone più efficace è quella che contiene quantità uguali di acido debole e di sale della base coniugata/base debole e di sale dell'acido coniugato in grado di tamponare nella stessa maniera l'aggiunta

di acido e base. −pH = pKa + log( [��  =] [��]) pH = pKa se e solo se = 1− ] [�−� [��� ]

L'efficacia della soluzione tampone è massima se il rapporto tra base coniugata e acido debole è mantenuto tra 0,1 e 10. Il pH della soluzione tampone sarà in un range tra –1 e +1 del pKa.

Sistema tampone efficace: pH = pKa ± 1

Curva di titolazione: curva che indica come cambia il pH della soluzione in funzione del volume di OH-/H+ che vengono aggiunti.

Esempio dell'acido acetico:

CH3COOH + NaOH → CH3COONa + H2O

1. Nella situazione iniziale si ha solo acido acetico. Si aggiungono equivalenti di NaOH e in base alla loro quantità, si vede come cambia la titolazione.
2. Punto in cui si ha la stessa quantità molare di acido acetico e acetato di sodio (ione

acetato).3) Punto in cui si ha solo acetato di sodio.La regione rossa rappresenta la zona in cui il rapporto − è mantenuto tra��3����� ����30,1 e 10 quindi dove il sistema tampone è più efficace. La curva non è moltopendente perché il pH non varia di molto.Al di fuori della regione rossa, il pH varia in modo significativo.Scegliere l’acido da usare per la soluzione tampone andando a guardare ilvalore della K (che si deve avvicinare al pH a cui si vuole tamponare).apH = pK ]a ± 1 si verifica mantenendo 0,1 ≤ −