calcolo Ph e soluzioni tampone: appunti di chimica

calcoliamo la Keq dell’acqua.

l’acqua é un acido di arrhenius, di bronsted-lowry e di lewis ma é anche una base di arrhenius, di bronsted-lowry e di lewis.

quindi é un acido molto debole e anche una base molto debole.

Chiamiamo la Ke - Kw - wasser.

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

La formazione di uno ione H⁺ attraverso la ionizzazione dell’acqua é sempre accompagnata dalla formazione dello ione OH^-. il loro rapporto é 1:1.

In questo modo la concentrazione di H⁺ é sempre uguale alla concentrazione di OH^-.

misure accurate mostrano che nell’acqua pura a 25°C :

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7 H = 10^-7 mol/L

⟶ K_w = [H⁺][OH^-] = 10^-14

[H⁺] = comportamento acido

[OH^-] = comportamento basico

nessuno dei prevale

NEUTRALITÁ.

ambiente acido [H⁺] > [OH^-]

10^-7 < [H⁺] <= ?

la soluzione piú concentrata realizzabile sperimentalmente é la 12 H.

trasformando 12 in potenza di 10

log 12 = 1,08 ≃ 1

⟶ 12 = 10¹

10^-7 < [H⁺] <= 10¹

-log 10^-7 < -log [H⁺] <= -log 10¹

⟶ ambiente acido 7 > pH > -1

ambiente basico [H⁺] < [OH^-] pH < pOH

7 < pOH <= 14

operatore matematico p = -log

Calcoliamo la Keq dell'acqua.

L'acqua è un acido di arrhenius, di bronsted-lowry e di lewis ma è anche una base di arrhenius, di bronsted-lowry e di lewis quindi è un acido molto debole e anche una base molto debole.

Chiamiamo il Keq = Kw -> water.

H₂O ⇌ H⁺ + OH^-

La formazione di uno ione H⁺ attraverso lo ionizzazione dell'acqua è sempre accompagnata dalla formazione dello ione OH^-. Il loro rapporto è 1:1. In questo modo la concentrazione di H⁺ è sempre uguale alla concentrazione di OH^-.

Misure accurate mostrano che nell'acqua pura a 25°C :

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7 H = 10^-7 mol/l

→ Kw = [H⁺][OH^-] = 10^-14

[H⁺] = comportamento acido nessun ione prevale NEUTRALITÀ.

[OH^-] = comportamento basico

ambiente acido [H⁺] > [OH^-]

10^-7 < [H⁺] ≤ ? La soluzione piu concentrata realizzabile sperimentalmente è la 12 H. trasformando 12 in potenza di 10¹² = 1,08 → 1

→ 12 = 10¹

10^-7 < [H⁺] ≤ 10^-1

-log 10^-7 < -log [H⁺] ≤ -log 10^-1

→ ambiente acido 7 > pH > 1

→ ambiente basico pH > pOH pH > 7 pH = pOH

7 > pOH > 1

operatore matematico p = -log

K_w = [H⁺][OH^-] = 10^-14

faccio log di entrambi i membri

-log [H⁺][OH^-] = -log 10^-14

(-log [H⁺]) + (-log [OH^-]) = 14

pH + pOH = 14

calcolo pH

acido forte

Ka > 1 si dissocia completamente

HA → aH⁺ + A^-

Ca = aCa Ca

[H⁺] = aCa

pH = -log (aCa)

acido debole

Ka < 1 si dissocia parzialmente

HA ⇌ aH⁺ + A^-

Ca-x x x

se Ka ≤ 10^-3 allora Ca-x ≃ Ca

Ka = ^[H+][A-]/_[HA] = ^(ax)2/_Ca-x

ricavo la x

calcolo [H⁺]

pH = -log [H⁺]

base forte

Kb > 1 si dissocia completamente

B(OH)_x → B^x+ + xOH^-

Cb → xCb

[OH^-] = xCb

pOH = -log [OH^-]

pH = 14 - pOH

base debole

Kb < 1 la base si dissocia parzialmente

B(OH)_x ⇌ B^x+ + xOH^-

Cb-x x x

≃ Cb

se Kb ≤ 10^-3

Kb = ^(αx)2/Cb

ricavo la x

calcolo [OH^-]

pOH = -log [OH^-]

pH = 14 - pOH

pH neutro

sono soluzioni neutre perché nel catione nell’anione non si

modificano apprezzabile con H₂O.

es. NaCl Sale di un base forte NaOH

e un acido forte HCl

NaCl ——> Na⁺ + Cl⁻

acido base

debole debole

non reagiscono con l'acqua:

non modificano la concentrazione H⁺/OH⁻ dell'acqua

pH basico

idrolisi basica

BA⁻ ——> B⁺ + A⁻

O O O

A⁻ + H₂O HA + OH⁻

O O O

K_ib = [HA][OH⁻]/[A⁻][H₂O] = [H⁺]/[H⁺]

Kw/Ka = [H⁺]/Cs

[OH⁻] = x = √Kw/Cs

idrolisi basica

Questi anioni degli acidi deboli reagiscono con l'acqua. A seguito della rimozione

degli ioni H⁺ nell'acqua, il risultato è un eccesso di OH⁻ e la soluzione

diventa basica.

es acetato di sodio CH₃COONa

sono derivato dalla base forte NaOH e acido debole CH₃COOH

CH₃COONa ——> CH₃COO⁻ + Na⁺

H₂O ——> H⁺ + OH⁻

Salti da basi deboli e acidi forti

BA → B⁺ + A^-

B⁺ + H₂O ⇄ BOH + H⁺

K_ia = [BOH][H⁺]/[B⁺][H₂O] = [OH^-][H⁺]/[OH^-] = K_w/K_b

x = [H⁺] = √(K_w c₀/K_b)

pH = -log[H⁺]

i cationi delle basi deboli reagiscono con l'acqua rimuovendo OH^- e rilasciando un eccesso di H⁺ e quindi un pH acido

es NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl^-H₂O → OH^- + H⁺

Soluzioni acidi deboli e basi deboli

Abbiamo sia idrolisi acida che idrolisi basica.

BA → B⁺ + A^-

B⁺ + H₂O ⇄ BOH + H⁺A^- + H₂O ⇄ AH + OH^-

[H⁺] = √(c₀K_w/K_b)[OH^-] = √(c₀K_w/K_a)

se K_a > K_b → √(c₀K_w/K_b) > √(c₀K_w/K_a) → [H⁺] > [OH^-] pH acido

se K_a < K_b → √(c₀K_w/K_b) < √(c₀K_w/K_a) → [H⁺] < [OH^-] pH basico

se K_a = K_b → √(c₀K_w/K_b) = √(c₀K_w/K_a) → [H⁺] = [OH^-] pH neutro