calcolo Ph e soluzioni tampone: appunti di chimica

Calcoliamo la Keq dell'acqua.

L'acqua è un acido di Arrhenius, di Brønsted-Lowry e di Lewis ma è anche una base di Arrhenius, Brønsted-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 la 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 o 25 °C :

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7 H = 10^-7 mol/l

→ Kw = [H⁺][OH^-] = 10^-14

[H⁺] = comportamento acido

[OH^-] = comportamento basico

→ nessuno dei due prevale NEUTRALITÀ.

ambiente acido [H⁺]>[OH^-]

10^-7 < [H⁺] ≤ ?

La soluzione più concentrata realizzabile sperimentalmente è la 12 H. trasformiamo 12 in potenza di 10

Log12 = 1,08 → 1,1

→ 12 = 10^1,1

10^-7 < [H⁺] ≤ 10^1,1

operatore matematico p = -Log

-Log 10^-7 < -Log [H⁺] ≤ -Log 10^1,1

pOH

→ ambiente acido : 7 > pH > -1,1

[H⁺]>[OH^-] pH<pOH

→ ambiente basico : pH < pOH pH > 7 > pOH

→ 7 › pOH › -1,1

K_w = [H⁺][OH^-] = 10^-14

faccio -log ai entrambi i membri

-log ([H⁺][OH^-]) = -log 10^-14

(-log [H⁺] + (-log [OH^-]) = 14

pH + pOH = 14

Soluzione Tampone

Il tampone è una soluzione (o sistema) che adatta una soluzione ne mantiene invariato il pH per piccole aggiunte di acidi o di basi forti.

Tampone Acido

Acido debole + sale derivato con una base forte.

• CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO⁻
• CH₃COONa → Na⁺ + CH₃COO⁻

Lo ione CH₃COO⁻ neutralizza l'aggiunta di H⁺.

• CH₃COONa → CH₃COO⁻ + Na⁺

SI: c_s c_s 0

SF: 0 c_s c_s

• CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO⁻

c_a 0 0

c_a−x x x

≃ c_a

K_a = [H⁺][CH₃COO⁻] / [CH₃COOH] = [H⁺]c_a / c_a

→ [H⁺] = K_ac_a / c_s

pH = -log[H⁺]

Tampone Basico

Base debole + sale derivato con un acido forte.

• NH₄OH ⇌ NH₄⁺ + OH⁻

c_b 0 0

c_b−x x x

≃ c_b

• NH₄Cl → NH₄⁺ + Cl⁻

c_s 0 c_s

K_b = [NH₄⁺][OH⁻] / [NH₄OH] = c_s[OH⁻] / c_s → [OH⁻] = K_bc_b / c_s

pOH = -log[OH⁻]

pH = 14 - pOH