acidi poliprotici H2SO4

H2SO4 H+ + HSO4-

i 0.1 M / /f / 0.1 M 0.1 M

HSO4- H+ + SO4

2-

i 0.1 M 0.1M /e 0.1 –x 0.1 + x x

[SO42-] [H+]

[HSO4-]

Ka2 =

pH = - log [H+] = - log 0.109 = 0.96

1.1.10-2(0.1-x) = x2 + 0.1x x2 + 1.11.10-1x - 1.1.10-3 = 0

-1.11.10-1 ± (1.11.10-1)2+ 4.1.1.10-3

x = = 9.15.10-3

2

(0.1 + x) x0.1-x

Ka2 =x2 + 0.1x0.1-x

1.1.10-2 =

[H+] =0.1+9.15.10-3 =0.109

acidi poliprotici H3PO4

H2PO4- H+ + HPO4

2- [HPO42-] [H+]

[H2PO4-]

Ka2 =

H3PO4 H+ + H2PO4- [H2PO4

-] [H+] [H3PO4]

Ka1 =

HPO42- H+ + PO4

3- [PO43-] [H+]

[HPO42-]

Ka3 =

Ka1 >> Ka2 >> Ka3

Gli acidi poliprotici si dissociano per stadi successivi e reagiscono per stadi successivi.

H3PO4 H+ + H2PO4-

acidi poliprotici H3PO4

i 0.1 M / /e 0.1 –x x x

pH = - log [H+] = - log 0.0233 = 1.63

7.1.10-3(0.1-x) = x2 x2 + 7.1.10-3x - 7.1.10-4 = 0

-7.1.10-3 ± (7.1.10-3)2+ 4.7.1.10-4

x = = 2.33.10-2

2

x x 0.1-x

Ka1 = x2 0.1-x

7.1.10-3 =

[H2PO4-] [H+]

[H3PO4]Ka1 =

Trascuro le altre dissociazioni dell’acido fosforico

sale acidoNaHSO4 Na+ + HSO4

-

i 0.1 M / /f / 0.1 M 0.1 M

HSO4- H+ + SO4

2-

i 0.1 M / /e 0.1 –x x x

[SO42-] [H+]

[HSO4-]

Ka2 =

pH = - log [H+] = - log (2.81.10-2) = 1.55

1.1.10-2(0.1-x) = x2 x2 + 1.1.10-2x - 1.1.10-3 = 0

-1.1.10-2 ± (1.1.10-2)2+ 4.1.1.10-3

x = = 2.81.10-2

2

x x 0.1-x

Ka2 =x2

0.1-x1.1.10-2 =

tampone

Si chiamano soluzioni tampone quelle soluzioni il cui pH non varia sensibilmente all’aggiunta di modeste quantità sia di un acido forte, sia di una base forte.

HA/A-

B/BH+

Il potere tampone è la capacita di una soluzione tampone di contenere la variazione di pH all’aggiunta di un acido o base forte.

Un tampone è generalmente costituito da una coppia coniugata acido-base debole in concentrazioni apprezzabili e simili, meglio se uguali.

HCl H+ + Cl-

i 10-3 M / /f / 10-3M 10-3M

pH = - log [H+] = - log 10-3 = 3

Il pH dell’acqua passa da 7 a 3.

aggiungo 10-3 moli di HCl in 1 litro di acqua

CH3COOH H+ + CH3COO-

i 0.1 M / 0.1 Me 0.1 -x x x + 0.1

pH = - log [H+] = - log (1.8.10-5) = 4.744

[H+] [CH3COO-] [CH3COOH]Ka =

1.8.10-5= x

CH3COONa Na+ + CH3COO-

i 0.1 M / /f / 0.1 M 0.1M

(0.1 + x) x0.1-x

Ka = 0.1 x 0.1

1.8.10-5 =

pH iniziale del tampone

CH3COOH H+ + CH3COO-

i 0.101 M / 0.099Me 0.101 -x x x + 0.099

pH = - log [H+] = - log (1.83.10-5) = 4.736

[H+] [CH3COO-] [CH3COOH]Ka =

CH3COO- +HCl CH3COOH + Cl-

i 0.1 M 0.001 0.1 M /f 0.099 / 0.101 M 0.001

(0.099 + x) x0.101-x

Ka = 0.099 x 0.101

1.8.10-5 =

pH finale del tampone

x = 1.8.10-5. 0.101 0.099

aggiungo 10-3 moli di HCl in 1 litro di tampone

Il pH è diminuito di 0.008 unità

L’indicatore ci dice semplicemente se il pH è maggiore o minore della pKIn

La scelta dell’indicatore si fa in base alla pKIn.

L’indicatore si usa anche per rilevare il punto equivalente nelle titolazioni.

CH3COOH H+ + CH3COO-

i 0. 099 M / 0.101Me 0.099 -x x x + 0.101

pH = - log [H+] = - log (1.76.10-5) = 4.753

[H+] [CH3COO-] [CH3COOH]Ka =

CH3COOH +NaOH CH3COO- + Na+ + H2Oi 0.1 M 0.001 0.1 M /f 0.099 / 0.101 M 0.001

(0.101 + x) x0.099-x

Ka = 0.101 x 0.099

1.8.10-5 =

pH finale del tampone

x = 1.8.10-5. 0.099 0.101

aggiungo 10-3 moli di NaOH in 1 litro di tampone

Il pH è aumentato di 0.009 unità

scelta del tampone

Il tampone viene scelto in base alla pKa della coppia coniugata

Indicatori

Gli indicatori di pH sono delle coppie coniugate acido-base debole organiche la cui caratteristica è di avere colorazioni diverse a seconda che si trovino nella forma basica o nella forma acida.

Essendo l’indicatore un acido o una base debole deve essere aggiunto in quantità minime in modo da non influenzare il pH della soluzione.

HIn H+ + In-

rosso giallo

La soluzione sarà rossa se prevale la forma acida (HIn)

[H+] [In-] [HIn]KIn =

La soluzione sarà gialla se prevale la forma basica (In-)

La soluzione sarà arancio se le due forme sono in concentrazione simili

HIn H+ + In-

rosso giallo

[H+] [In-] [HIn]KIn =

KIn [In-] [H+] [HIn]

=

La soluzione sarà rossa se prevale la forma acida (HIn) cioè se la [H+] è maggiore di KIn

La soluzione sarà gialla se prevale la forma basica (In-) cioè se la [H+] è minore di KIn

In termini di pH

La soluzione sarà rossa se prevale la forma acida (HIn) cioè se il pH è minore di pKIn

La soluzione sarà gialla se prevale la forma basica (In-) cioè se il pH è maggiore di pKIn