Chimica generale e inorganica - schemi per il Calcolo del pH di soluzioni acquose

V di soluzione di specie 2 a concentrazione C°

2 2

__________________________________________

V = V +V di soluzione di specie 1 a conc. C = C° x V / V

TOT 1 2 1 1 1 TOT

e di specie 2 a conc. C = C° x V / V

2 2 2 TOT

V di soluzione di specie 1 a concentrazione C°

1 1

+

g grammi di specie 2

2

__________________________________________

V di soluzione di specie 1 a conc. C = C°

1 1 1

e di specie 2 a conc. C = ( g / PM) / V

2 2 1

V di soluzione di specie 1 a concentrazione C°

1 1

+

V di specie 2 GASSOSA ad una certa T e P (es c.n. => T = 273 K, P = 1 atm)

2

__________________________________________

V di soluzione di specie 1 a conc. C = C°

1 1 1

e di specie 2 a conc. C = ( P V / R T ) / V

2 2 1

N. B.:

Nj = concentrazione normale della specei j-esima =

= M (molarità) x valenza + che l’acido può cedere

dove la valenza = numero di H

o che la base può acquistare! 2

–

al punto di equivalenza di una titolazione acido base: Na° Va = Nb° Vb

per effetto della diluizione conseguente al mescolamento dei due volumi Va e Vb:

Na = (Na° Va) / (Va + Vb) Nb = (Nb° Vb) / (Va + Vb)

Ns = (Ns° Vs) / (Vs + Vb) Ns = (Ns° Vs) / (Vs + Va)

2) scrivere le reazioni QUANTITATIVE e impostare le relative Tabelle per la variazione

di concentrazione delle specie coinvolte:

- dissociazione di SALI

–

- reazione ACIDO BASE

- dissociazione di ACIDI o BASI FORTI se avanzano dalla reazione precedente

3) scrivere la reazione di equilibrio sulla base di quello che si ha in soluzione alla fine del

punto 2) e impostare la relativa Tabella per la variazione di concentrazione delle specie

coinvolte:

- dissociazione di ACIDO o BASE DEBOLE secondo la Ka o Kb, rispettivamente

- equilibrio tra ACIDO DEBOLE e LA SUA BASE CONIUGATA ( TAMPONE ACIDO)

secondo la Ka, o tra BASE DEBOLE e IL SUO ACIDO CONIUGATO ( TAMPONE

BASICO) secondo la Kb

idrolisi dell’ACIDO CONIUGATO di una base debole secondo la Ki = Kw / Kb. O della

- BASE CONIUGATA di un acido debole secondo la Ki = Kw / Ka. 3

Tabelle per il calcolo del pH

In base alla variazione di concentrazione normale ( N ):

Acido forte: pag. 5

Acido debole (Ka): pag. 5

Acido forte + acido debole(Ka): pag. 5 + -

Acido debole (Ka) (HA) + suo sale (Kb = Ki) (es. Na A ) = Tampone acido: pag. 6

+ -

Acido debole (Ka) (HA) + suo sale (Kb = Ki) (es. Na A )

+ aggiunta di acido forte e/o base forte =Tampone acido: pag. 6

4+ -

sale acido (Ka = Ki) (= acido forte + base debole (Kb) ) (es. NH Cl ): pag. 6

Base forte: pag. 7

Base debole (Kb): pag. 7

Base forte + base debole (Kb): pag. 7 + -

Base debole (Kb) (BOH) + suo sale (Ka = Ki) (es. B Cl ) = Tamp. basico: pag. 8

+ -

base debole (Kb) (BOH) + suo sale (Ka = Ki) (es. B Cl )

+ aggiunta di acido forte e/o base forte = Tampone basico: pag. 8

+ -

sale basico (Kb = Ki) (= base forte + acido debole(Ka)) (es. Na A ): pag. 9

Acido forte + base forte: pag. 10

Acido forte + base debole (Kb): pag. 12

Acido debole (Ka) + base forte: pag. 13 4

Acido forte: + -



HA H + A

i) Na / /

–

f) Na X X X

= 0 = Na = Na

+

[H ]= Na

____________________________________________________________________

Acido debole (Ka): + -



HA H + A

i) Na / /

–

f) Na X X X

 (Na

2 2

–

Ka = X / (Na X) X / Na ... X = [H+] = Ka)

____________________________________________________________________

Acido forte + acido debole(Ka):

+ -



HAf H + Af

i) Naf / /

–

f) Naf X X X

= 0 = Naf = Naf

+ -



HA H + A

i) Na Naf /

–

f) Na X X + Naf X 

–

Ka = X (Naf + X) / (Na X) ... [H+] = Naf + X Naf 5

+ -

Acido debole (Ka) (HA) + suo sale (Kb = Ki) (es. Na A ) = Tampone acido

+ -



HA H + A

i) Na / Ns

–

f) Na X X Ns + X



–

Ka = X (Ns + X) / (Na X) X Ns / Na ... [H+] = Ka Na / Ns

____________________________________________________________________

+ -

Acido debole (Ka) (HA) + suo sale (Kb = Ki) (es. Na A ) + aggiunta di acido forte

e/o base forte =Tampone acido

- -



HAf + A HA + Af

i) Naf Ns / /

–

f) Naf X Ns - X X X

= 0 = Ns - Naf = Naf = Naf

+ -



BfOH + HA H O + Bf A

2

i) Nbf Na / /

–

f) Nbf X Na - X / X

= 0 = Na - Nbf = Nbf

– –

... [H+] = Ka (Na + Naf Nbf) / (Ns Naf + Nbf)

____________________________________________________________________

4+ -

sale acido (Ka = Ki) (= acido forte + base debole (Kb)) (es. NH Cl ):

4+ - 4+ -



NH Cl NH + Cl

i) Ns / /

–

f) Ns X X X

= 0 = Ns = Ns 6

4+ +



NH NH + H

3

i) Ns / /

–

f) Ns X X X

 (Ns

2 2

–

Ki = X / (Ns X) X / Ns ... X = [H+] = Ki)

Con Ki = Kw / Kb

___________________________________________________________________

Base forte: - +



BOH OH + B

i) Nb / /

–

f) Nb X X X

= 0 = Nb = Nb

-

[OH ]= Nb

____________________________________________________________________

Base debole (Kb): - +



BOH OH + B

i) Nb / /

–

f) Nb X X X

 (Nb

2 2 -

–

Kb = X / (Nb X) X / Nb ... X = [OH ] = Kb)

____________________________________________________________________

Base forte + base debole (Kb):

- +



BfOH OH + Bf

i) Nbf / /

–

f) Nbf X X X 7

= 0 = Nbf = Nbf

- +



BOH OH + B

i) Nb Nbf /

–

f) Nb X Nbf + X X 

-

–

Kb = X (Nbf + X) / (Nb X) ... [OH ] = Nbf + X Nbf

+ -

Base debole (Kb) (BOH) + suo sale (Ka = Ki) (es. B Cl ) = Tampone basico

- -



BOH OH + B

i) Nb / Ns

–

f) Nb X X Ns + X

 -

–

Kb = X (Ns + X) / (Nb X) X Ns / Nb ... [OH ] = Kb Nb / Ns

____________________________________________________________________

+ -

base debole (Kb) (BOH) + suo sale (Ka = Ki) (es. B Cl ) + aggiunta di acido forte

e/o base forte = Tampone basico + -



HAf + BOH H O + B Af

2

i) Naf Nb / Ns

–

f) Naf X Nb - X / Ns + X

= 0 = Nb - Naf = Ns + Naf

+ +



BfOH + B BOH + Bf

i) Nbf Ns Nb /

–

f) Nbf X Ns - X Nb + X X

= 0 = Ns - Nbf = Nb + Nbf = Nbf 8

– –

... [OH-] = Kb (Nb + Nbf Naf) / (Ns Nbf + Naf)

____________________________________________________________________

+ -

sale basico (Kb = Ki) (= base forte + acido debole (Ka)) (es. Na A ):

+ - + -



Na A Na + A

i) Ns / /

–

f) Ns X X X

= 0 = Ns = Ns

- -



A + H O HA + OH

2

i) Ns / / /

–

f) Ns X / X X

 (Ns

2 2 -

–

Ki = X / (Ns X) X / Ns ... X = [OH ] = Ki)

Con Ki = Kw / Ka 9

–

Reazioni acido base:

N.B.: un acido reagisce sempre con una base MA NON con la sua base coniugata!

Con la sua base coniugata (in genere contenuta in un sale) CI SI METTE IN

EQUILIBRIO (secondo la Ka)!!!

Ugualmente, un base reagisce sempre con un acido MA NON con il suo acido

coniugato; col suo acido coniugato (in genere contenuto in un sale) ci si mette in

equilibrio (secondo la Kb).

Le reazioni tra un acido ed una base saranno considerate quantitative.



Acido forte + base forte sale neutro !

caso I) Naf > Nbf : + -



HA + BOH H O + B A

2

i) Naf Nbf / /

– –

f) Naf X Nbf X / X

= = =

–

Naf Nbf 0 / Nbf

+ -



HA H + A

–

i) Naf Nbf / /

– –

f) Naf Nbf X X X

– –

= 0 = Naf Nbf = Naf Nbf

+ –

[H ] = Naf Nbf 10

caso II) Naf < Nbf : + -



HA + BOH H O + B A

2

i) Naf Nbf / /

– –

f) Naf X Nbf X / X

= = =

–

0 Nbf Naf Naf

- +



BOH OH + B

–

i) Nbf Naf / /

– –

f) Nbf Naf X X X

– –

= 0 = Nbf Naf = Nbf Naf

- –

[OH ] = Nbf Naf

caso III) Naf = Nbf : + -



HA + BOH H O + B A

2

i) Naf Nbf / /

– –

f) Naf X Nbf X / X

= = =

0 0 / Nbf = Naf = p. equ.

+ -7

[H ] = 10

____________________________________________________________________

11



Acido forte + base debole (Kb) sale acido (Ki = Ka) !

caso I) Naf > Nb : + -



HA + BOH H O + B A

2

i) Naf Nb / /

– –

f) Naf X Nb X X X

= = =

–

Naf Nb 0 / Nb = acido forte + acido

bebole (Ki); l’acido forte inibisce

la dissociazione dell’acido debole

+ -



HA H + A

–

i) Naf Nbf / /

–

f) Naf Nbf– X X X

– –

= 0 = Naf Nbf = Naf Nbf



+ –

[H ] Naf Nb

caso II) Naf < Nb : + -



HA + BOH H O + B A

2

i) Naf Nb / /

– –

f) Naf X Nb X / X

= = =

–

0 Nb Naf / Naf = tampone basico

- -



BOH OH + B 12

–

i) Nb Naf / Naf

– –

f) Nb Naf X X N af + X



– – –

Kb = X (N af + X) / (Nb Naf X) X Naf / Nb Naf ...

- –

[OH ] = Kb (Nb Naf) / Naf

caso III) Naf = Nb : + -



HA + BOH H O + B A

2

i) Naf Nb / /

– –

f) Naf X Nb X / X

0 0 / Nb = Naf = Ns = p. equiv. di

titolazione

= idrolisi del sale acido

+ +



B + H O BOH + H

2

i) Ns / /

–

f) Ns X X X

 (Ns

2 2

–

Ki = Ka = X / (Ns X) X / Ns ... X = [H+] = Ka)

Con Ki = Ka = Kw / Kb

____________________________________________________________________



Acido debole (Ka) + base forte sale basico (Ki = Kb) !

caso I) Na > Nbf : + -



HA + BOH H O + B A

2

i) Na Nbf / /

– –

f) Na X Nbf X / X

= = = 13

–

Na Nbf 0 / Nbf = tampone acido

+ -



HA H + A

–

i) Na Nbf / Nbf

– –

f) Na Nbf X X Nbf + X



– –

Ka = X (Nbf + X) / (Na Nbf X) X Nbf / (Na– Nbf) ...

+ –

[H ] = Ka (Na Nbf) / Nbf

caso II) Naf < Nb : + -



HA + BOH H O + B A

2

i) Na Nbf / /

– –

f) Na X Nbf X / X

= = =

–

0 Nbf Na / Na = base forte + base

bebole (Ki=Kb); la base forte

inibisce la dissociazione della base debole

- +



BOH OH + B

–

i) Nbf Na / /

– &nd