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Acidi e basi pH di acidi forti pH di acidi deboli Grado di dissociazione K a K b =K w pH di soluzioni saline Titolazione acido- base Acidi e basi poliprotici.

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1 Acidi e basi pH di acidi forti pH di acidi deboli Grado di dissociazione K a K b =K w pH di soluzioni saline Titolazione acido- base Acidi e basi poliprotici Equilibri simultanei Soluzioni tampone

2 Acido 1 + Base 2 Reazioni acido-base Base 1 + Acido 2 HCl + H 2 O Cl - + H 3 O + E se la reazione NON avviene con acqua ma avviene con una base piu forte? Come si analizza lequilibrio di reazione tra un acido ed una base?

3 Titolazioni acido-base 1. Titolazione di una base forte con un acido forte 1.Punto Equivalente 2.pH del punto equivalente 3.Come varia il pH durante la titolazione Casi diversi 2. Titolazione di una base forte con un acido debole 2bis. Titolazione di una base debole con un acido forte 3. Titolazione di una base debole con un acido debole

4 Titolazione acido-base Titolare significa determinare la esatta concentrazione di una sostanza a concentrazione (titolo) ignoto Per Titolare una sostanza occorre fare una reazione QUANTITATIVA con unaltra sostanza a concentrazione (titolo) noto

5 Titolazione acido-base Titolare significa determinare la esatta concentrazione di una sostanza a concentrazione (titolo) ignoto HA H + + A - BOH B + + OH - H2O H + + OH - H + + OH - H2OH2O K w =10 -14

6 Titolazione acido-base Titolare significa determinare la esatta concentrazione di una sostanza a concentrazione (titolo) ignoto HA H + + A - BOH B + + OH - H2O H + + OH - H + + OH - H2OH2O K w = Moli H + = Ca x Va Moli OH - = Cb x Vb

7 Titolazione acido-base Titolare significa determinare la esatta concentrazione di una sostanza a concentrazione (titolo) ignoto H + + OH - H2OH2O M a x V a = M b x V b

8 Esempio 25 mi di una soluzione di HCl a concentrazione ignota, vengono titolati (reagiscono completamente) con 40 ml di una soluzione di NaOH 0.01 M. Calcolare la concentrazione di HCl

9 Titolazione acido-base Si ha il PUNTO EQUIVALENTE Qunado le moli di H+ provenienti dallacido sono uguali alle moli di OH- provenienti dalla base H + + OH - H2OH2O M a x V a = M b x V b IL PUNTO EQUIVALENTE è INDIPENDENTE dal fatto che acido o base siano forti o deboli Per quanto deboli possano essere lacido o la base, la reazione di formazione di H 2 O sarà spostata a destra in modo QUANTITAVO.

10 pH del punto equivalente H + + OH - H2OH2O M a x V a = M b x V b Al punto equivalente, tutti gli H+ e gli OH- provenienti da acido e base hanno formato H2O. Rimangono in soluzione gli altri ioni i quali, di fatto, formano un sale disciolto in acqua. Il pH sarà pertanto determinato utilizzando il paragrafo precedente, ovvero determinazione del pH di una soluzione salina

11 pH del punto equivalente H + + OH - H2OH2O M a x V a = M b x V b Acido Forte HCl + Base forte NaOH Sale in soluzione: NaCl Né lo ione Na+ ne lo ione Cl- hanno proprietà acido-base significative, pertanto il pH del punto equivalente è 7.

12 pH del punto equivalente H + + OH - H2OH2O M a x V a = M b x V b Acido Forte HCl + Base debole NH 3 Sale in soluzione: NH 4 Cl Lo ione Cl- non ha proprietà acido-base significative Lo ione NH 4 + è un acido debole (acido coniugato di base debole NH3), pertanto il pH del punto equivalente è < 7.

13 pH del punto equivalente H + + OH - H2OH2O M a x V a = M b x V b Acido Debole HCN + Base forte NaOH Sale in soluzione: NaCN Lo ione Na+ non ha proprietà acido-base significative Lo ione CN - è una base debole (base coniugata di acido debole HCN), pertanto il pH del punto equivalente è > 7.

14 Determinazione del pH al punto equivalente Il problema si riconduce a quello di una soluzione salina con due possibilita: Sale di acido forte e base forte Sale di acido forte e base debole o viceversa

15 Sale di acido forte e base forte Es: NaCl No acido No base pH neutro Na + + H 2 ONaOH + H + Cl - + H 2 OHCl + OH -

16 Es: NH 4 Cl Acido debole No base pH acido Sale di acido forte e base debole NH H 2 ONH 3 + H 3 O + Cl - + H 2 OHCl + OH - K b <1x K a =5.5x10 -10

17 Sale di acido forte e base debole NH H 2 O H 3 O + + NH 3 Ka=5.5x K a = [ H 3 O + ] [NH 3 ] [NH 4 + ] x (C S -x) [ H 3 O + ]=x x2x2 CSCS =K a = [ H 3 O + ]=(K a C s ) 1/2

18 Sale di acido forte e base debole [H + ]=(C S K a ) 1/2 K a = acido coniugato della base debole

19 Abbiamo analizzato la situazione al Punto equivalente Cosa succede durante la titolazione? Ovvero come si determina il pH quando si consideranoquantità NON EQUIVALENTI di H + e di OH - ? Calcolo del pH fuori dal punto equivalente

20 Titolazioni acido-base A 5.0 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M si aggiungono 10 ml di una soluzione 1x10-2 M di NaOH. Le aggiunte sono fatte 1.0 ml alla volta. Calcolare per ogni aggiunta il valore del pH Acido forte-Base Forte

21 Titolazioni acido-base 5.0 ml di una Soluzione di HCl 1.0x10 -2 M HCl é acido forte, la reazione di dissociazione acida é completamente spostata a destra HCl H + + Cl - [H + ] = 1.0x M pH =-log ( 1x ) =2 Moli H + =Ca x Va

22 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 1ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - H 2 O Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 1.0x10 -5

23 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 1ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - H 2 O La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 1.0x10 -5

24 Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 1ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - H 2 O La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua [H + ] = (5,00x10 -3 ) 1x (1,00x10 -3 ) 1x = 6,67x10 -3 pH =-log ( 6,67x ) =2,2 (5,00x10 -3 ) + (1,00x10 -3 ) Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 1.0x10 -5

25 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 2.0x10 -5

26 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 2.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x10 -5

27 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 2.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x x x10 -5

28 Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua [H + ] = (5,00x10 -3 ) 1x (2,00x10 -3 ) 1x = 4,28x10 -3 pH =-log ( 4,28x ) =2,4 (5,00x10 -3 ) + (2,00x10 -3 ) Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 2.0x10 -5

29 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 3ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 3.0x10 -5

30 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 3ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 3.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x10 -5

31 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 3ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 3.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x x x10 -5

32 Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 3ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua [H + ] = (5,00x10 -3 ) 1x (3,00x10 -3 ) 1x = 2,50x10 -3 pH =-log ( 2,50x ) =2,6 (5,00x10 -3 ) + (3,00x10 -3 ) Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 3.0x10 -5

33 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 4ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 4.0x10 -5

34 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 4ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 4.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x10 -5

35 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 4ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 4.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x x x

36 Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 4ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua [H + ] = (5,00x10 -3 ) 1x (4,00x10 -3 ) 1x = 1,10x10 -3 pH =-log ( 2,50x ) =3,0 (5,00x10 -3 ) + (4,00x10 -3 ) Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 4.0x10 -5

37 Titolazioni acido-base

38 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 5ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - H + + OH - H 2 O ! Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 5.0x10 -5

39 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 5ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - H + + OH - H 2 O Quando laggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H + TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE !

40 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 5ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - H + + OH - ! Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 5.0x x10 -5

41 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 5ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - H + + OH - ! Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 5.0x H 2 O 5.0x10 -5

42 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 5ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - H + + OH - H 2 O Quando laggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H + TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE ! Il pH? Cosa cé in soluzione ?

43 Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto lacido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero Na + e Cl - dal momento che tutti gli H + e tutti gli OH - hanno reagito in modo quantitativo per formare H 2 O H + + OH - H 2 O La concentrazione degli ioni H+ dipende solo dallequilibrio di autoprotolisi dellacqua, pertanto [H + ] = [OH - ] =10 -7 pH = pOH =7

44 Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto lacido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero Na + e Cl - dal momento che tutti gli H + e tutti gli OH - hanno reagito in modo quantitativo per formare H 2 O H + + OH - H 2 O

45 Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto lacido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero Na + e Cl - dal momento che tutti gli H + e tutti gli OH - hanno reagito in modo quantitativo per formare H 2 O H + + OH - H 2 O Na + sarebbe lacido coniugato di una base forte, e Cl - la base coniugata di un acido forte. Pertanto entrambe le reazioni qui sotto indicate Cl - + H 2 O HCl + OH - Na + + H 2 O NaOH + H + Sono COMPLETAMENTE spostate a sinistra e non contribuiscono a fornire nè ioni H+ ne ioni OH- alla soluzione

46 Titolazioni acido-base

47 Cosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x M, facendo aggiunte di 1ml alla volta? H + + OH - H 2 O HCl H + + Cl - 5 ml HCl 1x M Ioni H + provenienti da acido = 5,00x x 1x10 -2 NaOH Na + + OH - 6 ml NaOH 1x M Ioni OH - provenienti da base = 6,00x x 1x10 -2

48 Titolazioni acido-base Cosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x M, facendo aggiunte di 1ml alla volta? H + + OH - H 2 O Rimane in soluzione un eccesso di ioni OH-. Gli ioni OH- che rimangono in soluzione sono dati da tutti gli ioni OH- che ho aggiunto MENO quelli di acido forte, che adesso sono in difetto. DEVO CALCOLARE IL pOH HCl H + + Cl - 5 ml HCl 1x M Ioni H + provenienti da acido = 5,00x x 1x10 -2 NaOH Na + + OH - 6 ml NaOH 1x M Ioni OH - provenienti da base = 6,00x x 1x10 -2

49 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 6ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 6.0x10 -5

50 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 6ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 6.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x10 -5

51 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 2.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x x x10 -5

52 Calcolo del pH Cosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x M, facendo aggiunte di 1ml alla volta? H + + OH - H 2 O HCl H + + Cl - 5 ml HCl 1x M Ioni H + provenienti da acido = 5,00x x 1x10 -2 NaoH Na + + OH - 6 ml NaOH 1x M Ioni OH - provenienti da base = 6,00x x 1x10 -2 [OH - ] = (6,00x10 -3 ) 1x (5,00x10 -3 ) 1x (6,00x10 -3 ) + (5,00x10 -3 ) = 9,1x10 -4 pOH =-log ( 9,1x ) =3,0 pH =11,0

53 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 8ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 8.0x10 -5

54 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 8ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 8.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x10 -5

55 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 8ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 8.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x x x10 -5

56 Calcolo del pH H + + OH - H 2 O HCl H + + Cl - 5 ml HCl 1x M Ioni H + provenienti da acido = 5,00x x 1x10 -2 NaoH Na + + OH - 8 ml NaOH 1x M Ioni OH - provenienti da base = 8,00x x 1x10 -2 [OH - ] = (8,00x10 -3 ) 1x (5,00x10 -3 ) 1x (8,00x10 -3 ) + (5,00x10 -3 ) = 2,3x10 -3 pOH =-log ( 2,3x ) =2,6 pH =11,4

57 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 10ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 10.0x10 -5

58 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 10ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 10.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x10 -5

59 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 6ml di NaOH 1x M HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 6.0x10 -5 H + + OH - H 2 O 5.0x x x10 -5

60 Calcolo del pH H + + OH - H 2 O HCl H + + Cl - 5 ml HCl 1x M Ioni H + provenienti da acido = 5,00x x 1x10 -2 NaoH Na + + OH - 10 ml NaOH 1x M Ioni OH - provenienti da base = 10,00x x 1x10 -2 [OH - ] = (10,00x10 -3 ) 1x (5,00x10 -3 ) 1x (10,00x10 -3 ) + (5,00x10 -3 ) = 3,3x10 -3 pOH =-log ( 3,3x ) =2,5 pH =11,5

61 Titolazioni acido-base

62 Leffetto sul pH della aggiunta di una base ad una souzione acida NON é lineare! Fintanto che cé un eccesso di ioni H +, LA SOLUZIONE E ACIDA ed il pH si calcola considerando la presenza di un ACIDO FORTE in soluzione Nel momento in cui tutto leccesso di H+ é neutralizzato, il pH diventa subito neutro (pH=7) La prima aggiunta successiva, anche molto piccola di base, fa diventare la soluzione BASICA ed il pH deve essere calcolato considerando la presenza in soluzione di una BASE FORTE

63 Titolazioni acido-base Ripetiamo lesperimento considerando sempre un acido forte ma consideriamo laggiunta di unaBASE DEBOLE

64 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M HCl é acido forte, la reazione di dissociazione acida é completamente spostata a destra HCl H + + Cl - [H + ] = 1x M pH =-log ( 1x ) =2 Acido Forte – Base debole

65 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 1ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - H 2 O

66 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 1ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - H 2 O La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua

67 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 1ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 1.0x x x10 -5

68 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 1ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 1.0x x x10 -5 H 2 O

69 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 1ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 1.0x x x10 -5 H 2 O 4.0x x

70 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 1ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 1.0x x x10 -5 H 2 O 4.0x x UGUALE AL CASO DI ACIDO FORTE + BASE FORTE

71 Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 1ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - H 2 O La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua [H + ] = (5,00x10 -3 ) 1x (1,00x10 -3 ) 1x (5,00x10 -3 ) + (1,00x10 -3 ) = 6,67x10 -3 pH =-log ( 6,67x ) =2,2

72 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl -

73 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - H + + OH - H 2 O La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua

74 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 2.0x x x10 -5

75 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 2.0x x x10 -5 H 2 O

76 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 2.0x x x10 -5 H 2 O 3.0x x

77 Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - H + + OH - H 2 O La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua [H + ] = (5,00x10 -3 ) 1x (2,00x10 -3 ) 1x (5,00x10 -3 ) + (2,00x10 -3 ) = 4,28x10 -3 pH =-log ( 4,28x ) =2,4

78 Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 2ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - H + + OH - H 2 O La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua [H + ] = (5,00x10 -3 ) 1x (2,00x10 -3 ) 1x (5,00x10 -3 ) + (2,00x10 -3 ) = 4,28x10 -3 pH =-log ( 4,28x ) =2,4 UGUALE A ACIDO FORTE + BASE FORTE

79 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 3ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 3.0x x x10 -5

80 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 3ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 3.0x x x10 -5 H 2 O

81 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 3ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 3.0x x x10 -5 H 2 O 2.0x x

82 Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 3ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - H + + OH - H 2 O La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua [H + ] = (5,00x10 -3 ) 1x (3,00x10 -3 ) 1x (5,00x10 -3 ) + (3,00x10 -3 ) = 2,50x10 -3 pH =-log ( 2,50x ) =2,6

83 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 4ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 4.0x x x10 -5

84 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 4ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 4.0x x x10 -5 H 2 O

85 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 4ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - Gli OH - che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l ECCESSO di acido forte per andare a formare H 2 O secondo la reazione H + + OH - Moli H + =Ca x Va = 5.0x10 -5 Moli OH - =Cb x Vb = 4.0x x x10 -5 H 2 O 1.0x x

86 Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 4ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - H + + OH - H 2 O La concentrazione in soluzione degl ioni H + é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH - per formare acqua [H + ] = (5,00x10 -3 ) 1x (4,00x10 -3 ) 1x (5,00x10 -3 ) + (4,00x10 -3 ) = 1,10x10 -3 pH =-log ( 1,10x ) =2,9

87 Titolazioni acido-base

88 Titolazione Acido Base Quando si titola un acido forte con una base fino a che siamo in DIFETTO di BASE, non cé nessuna differenza tra il caso di una base forte e quello di una base debole in quanto, per effetto della presenza di un acido forte in eccesso, la dissociazione della base é completamente spostata verso destra

89 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 5ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - H + + OH - H 2 O !

90 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 5ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - H + + OH - H 2 O Quando laggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H + TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE !

91 Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M Aggiungo 5ml di NH 3 1x M HCl H + + Cl - NH 3 NH OH - H + + OH - H 2 O Quando laggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H + TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE ! Cosa cé in soluzione ?

92 Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto lacido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido forte e base debole, ovvero NH 4 + e Cl - dal momento che tutti gli H + e tutti gli OH - hanno reagito in modo quantitativo per formare H 2 O H + + OH - H 2 O

93 Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto lacido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH 4 + e Cl - dal momento che tutti gli H + e tutti gli OH - hanno reagito in modo quantitativo per formare H 2 O H + + OH - H 2 O NH 4 + é lacido coniugato di una base debole, e Cl - la base coniugata di un acido forte. Pertanto la reazione qui sotto indicata Cl - + H 2 O HCl + OH - E COMPLETAMENTE spostata a sinistra e non contribuisce a fornire ioni OH-

94 Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto lacido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH 4 + e Cl - dal momento che tutti gli H + e tutti gli OH - hanno reagito in modo quantitativo per formare H 2 O H + + OH - H 2 O NH 4 + é lacido coniugato di una base debole, e Cl - la base coniugata di un acido forte. Pertanto la reazione qui sotto indicata Cl - + H 2 O HCl + OH - E COMPLETAMENTE spostata a sinistra e non contribuisce a fornire ioni OH- INVECE….

95 Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto lacido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH 4 + e Cl - dal momento che tutti gli H + e tutti gli OH - hanno reagito in modo quantitativo per formare H 2 O H + + OH - H 2 O La reazione qui sotto indicata NON puo essere trascurata perché lacido coniugato di una base debole é un acido debole e la sua reazione acida deve essere considerata NH H 2 O NH 3 + H +

96 Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto lacido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH 4 + e Cl - dal momento che tutti gli H + e tutti gli OH - hanno reagito in modo quantitativo per formare H 2 O H + + OH - H 2 O La reazione qui sotto indicata NON puo essere trascurata perché lacido coniugato di una base debole é un acido debole e la sua reazione acida deve essere considerata NH H 2 O NH 3 + H + Il pH della soluzione sarà acido e potrà essere calcolato considerando la Ka dellacido coniugato della base debole utilizzata per la titolazione e la concentrazione dellacido coniugato al punto equivalente

97 Titolazioni acido-base Il pH é determinato proprio dalla reazione acida dello ione NH 4 + x [H + ] = ( C s x K a ) ½ = 5x10 -3 x 1x10 -2x (5x x10 -3 ) Da un punto di vista numerico, il problema si affronta come quello di una soluzione di NH 4 Cl, che dipende dalla concentrazione del sale e dall a Ka dello ione ammonio l pH é determinato proprio dalla reazione acida dello ione NH x ( ) 1/2 = 1,66x10 -6 pH = log ( 1,66 x ) = 5,78

98 Titolazioni acido-base

99

100 Fintanto che cé un eccesso di ioni H +, LA SOLUZIONE E ACIDA ed il pH si calcola considerando la presenza di un ACIDO FORTE in soluzione Nel momento in cui tutto leccesso di H+ PROVENIENTE DALL ACIDO FORE é neutralizzato, il pH risente della presenza di NH 4 +, che é un ACIDO DEBOLE. Al punto equivalente la soluzione é ACIDA. La reazione puo avvenire con una base forte o con una base debole ma il pH della soluzione prima del punto equivalente rimane lo stesso Tuttavia, si osserva come, in prossimità del punto equivalente, una piccola aggiunta di base abbia un grande effetto sul pH.

101 Titolazioni acido-base In prossimità del punto equivalente, anche piccolissime aggiunte di acido o base possono avere effetti drammatici sul pH della soluzione Questo é particolarmente importante, in biologia cellulare, biochimica, fisiologia, in ogni situazione nella quale vi sono reazioni o eventi che richiedono una acidità controllata. In una situazione come quella descritta in precedenza, la liberazione di una modesta quantità di ioni H+ potrebbe avere una enorme influenza sul pH. Questo é particolarmente vero se si considera lintervallo di pH nel quale avvengono la magior parte dei processi biologici, ovvero intorno a pH=7.

102 Titolazioni acido-base Pero… attenzione a cosa succede quando, nel caso precedente, si continua ad aggiungere una base debole

103 Titolazioni acido-base NH 3 + H + NH 4 + NH 3 H2OH2O NH 4 + OH - ++

104 Titolazioni acido-base NH 3 + H + NH 4 + NH 3 H2OH2O NH 4 + OH - ++ Quando aggiungo ancora 1 ml di NH 3 non ci sono piu H + da neutralizzare. Poiché NH 3 é una base debole, NH3 in eccesso non é completamente spostato a destra, come nel caso di una agiunta di NaOH

105 Titolazioni acido-base NH 3 + H + NH 4 + NH 3 H2OH2O NH 4 + OH - ++ Quando in soluzione abbiamo contemporaneamente NH 3 e NH 4 +, ciascuno dei due equilibri sposta verso sinistra laltro

106 Titolazioni acido-base NH 3 + H + NH 4 + NH 3 H2OH2O NH 4 + OH - ++ Kb= [NH 4 + ] [OH - ] [NH 3 ] = 5x10 -3 x 1x10 -2 [OH - ] (5x x10 -3 ) 1x10 -3 x 1x10 -2 (5x x10 -3 ) 1,8x10 -5 [OH - ] = 3,6 x10 -6 pOH = 5,44pH = 8,56

107 Titolazioni acido-base NH 3 + H + NH 4 + NH 3 H2OH2O NH 4 + OH - ++ Kb= [NH 4 + ] [OH - ] [NH 3 ] = 5x10 -3 x 1x10 -2 [OH - ] (5x x10 -3 ) 2x10 -3 x 1x10 -2 (5x x10 -3 ) 1,8x10 -5 [OH - ] = 7,2 x10 -6 pOH = 5,14pH = 8,86

108 Titolazioni acido-base NH 3 + H + NH 4 + NH 3 H2OH2O NH 4 + OH - ++ Kb= [NH 4 + ] [OH - ] [NH 3 ] = 5x10 -3 x 1x10 -2 [OH - ] (5x x10 -3 ) 3x10 -3 x 1x10 -2 (5x x10 -3 ) 1,8x10 -5 [OH - ] = 1,1 x10 -5 pOH = 4,97pH = 9,03

109 Titolazioni acido-base NH 3 + H + NH 4 + NH 3 H2OH2O NH 4 + OH - ++ Kb= [NH 4 + ] [OH - ] [NH 3 ] = 5x10 -3 x 1x10 -2 [OH - ] (5x x10 -3 ) 4x10 -3 x 1x10 -2 (5x x10 -3 ) 1,8x10 -5 [OH - ] = 1,4 x10 -5 pOH = 4,84pH = 9,16

110 Titolazioni acido-base NH 3 + H + NH 4 + NH 3 H2OH2O NH 4 + OH - ++ Kb= [NH 4 + ] [OH - ] [NH 3 ] = 5x10 -3 x 1x10 -2 [OH - ] (5x x10 -3 ) 5x10 -3 x 1x10 -2 (5x x10 -3 ) 1,8x10 -5 [OH - ] = 1,8 x10 -5 pOH = 4,74pH = 9,26

111 Titolazioni acido-base

112 La presenza contemporanea di una base debole e della sua base coniugata, contribuisce a rendere il pH della soluzione relativamente stabile ed insensibile rispetto allaggiunta della base.


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