Miscele di acidi, basi e Sali Soluzioni tampone Titolazione acido-base

Chimica generale
Corsi di laurea in
Viticoltura ed enologia
Tecnologie alimentari
Parte 6-2 Miscele di acidi, basi e sali
Soluzioni tampone
Titolazione acido-base
1
1- Miscele acido-sale e base-sale. Soluzioni tampone
Soluzione tampone = soluzione acquosa in grado di mantenere
pressoché inalterato il proprio pH, in seguito all'aggiunta di moderate
quantità di acidi o basi forti
Il tampone contiene due specie, una in grado di reagire con H3O+ e
l’altra con OH-,
2
1-2 Preparazione di un tampone:
Tampone a pH acido:
a) acido debole + il suo sale. Ad esempio: acido acetico e acetato
di sodio
1) HA + H2O
NaA
2) A- + H2O
H3O+ + A→
Na + A
+
-
A- = ione comune
HA + OH-
b) acido debole e una base forte. Ad esempio: acido acetico e NaOH.
Si forma lo ione A- :
HA + OH- →
A- + H2O
3
Tampone a pH basico
a) base debole + il suo sale. Ad esempio: ammoniaca e cloruro
di ammonio.
NH3 + H2O
NH4Cl
→
NH4+ + H2O
NH4+ + OHNH4+ + ClNH3 + H3O+
b) base debole + acido forte. Ad esempio: ammoniaca e HCl.
Gli ioni H3O+ reagiscono con NH3 formando lo ione ammonio.
NH3 + H3O+
NH4+ + H2O
4
1-3 Effetto dell’aggiunta di un acido forte o di una base
forte ad una soluzione tampone
Tampone HA + A-
+ H3O+
pH finale varia poco
H3O+ + A- → H2O + HA
H3O+ vengono consumati
Tampone HA + A-
+ OH-
pH finale varia poco
OH- + HA → H2O + AOH- vengono consumati
5
1-4 Calcolo del pH di una soluzione tampone acido debole +
sale
1) HA + H2O
NaA
H3O+ + A-
→
2) A- + H2O
[A-] [H3O+]
Ka = --------------[HA]
HA
AH3O+
x. (c2+x)
Ka = ------------(c1-x)
Na+ + AHA + OH[HA] = c1
[NaA] = c2
Inizio
c1
c2
0
x<< c1 e c2
equilibrio
c1-x
c2+x
x
x.c2
Ka = ------c1
Kac1
x = ------c2
6
pH dipende solo dal rapporto tra la concentrazione dell’acido e del sale
Quando c1 = c2
[H3O+] = Ka
pH = pKa
Esempio:
pH di un tampone di acido acetico (6,00 .10-1M) + acetato di sodio (4,00.10-1 M)
Ka dell’acido acetico = 1,76.10-5
Kac1
x = ------c2
(1,76.10-5).(6,00.10-1)
[H3O+] = ------------------------------- = 2,64. 10-5 M
4,00.10-1
pH = 4,58
7
1-5 Calcolo del pH di una base debole + sale
NH3 + H2O
NH4Cl
NH4+ + H2O
→
[NH4+] [OH-]
Kb = --------------[NH3]
NH3
NH4+
OH-
NH4+ + OHNH4+ + ClNH3 + H3O+
[NH3] = c1
[NH4Cl] = c2
Inizio
c1
c2
0
equilibrio
c1-x
c2+x
x
x. (c2+x)
Kb = ------------(c1-x)
C1 = c2
x<< c1 e c2
[OH-] = x = kb
x.c2
Kb = -----c1
pOH = pKb
Kb.c1
x = -----c2
8
Esempio: pH di una soluzione tampone contenente NH3 0,45M e NH4Cl 0,25 M
Kb = 1,79.10-5
Kb.c1 (1,79.10-5). 0,45
[OH-] = ------ = ----------------------- = 3,22.10-5
c2
0,25
pOH = -log (3,22.10-5) = -log (3,22) +5 = 4,49
pH = 14- 4,49 = 9,51
9
1-6 Capacità o potere tampone
Fino a che punto un tampone può opporsi a variazione di pH in seguito
all’aggiunta di acidi o basi forti?
Un tampone ha azione in un intervallo di circa una unità in più o in meno rispetto
a pKa
10