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AnalisiMedI_orioli(cap5)1 SOLUZIONI TAMPONE Le soluzioni tampone hanno la proprietà caratteristica di manifestare variazioni di pH insignificanti per effetto.

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1 analisiMedI_orioli(cap5)1 SOLUZIONI TAMPONE Le soluzioni tampone hanno la proprietà caratteristica di manifestare variazioni di pH insignificanti per effetto dellaggiunta di quantità moderate di acidi o basi

2 analisiMedI_orioli(cap5)2 Esempio: il sangue Nel sangue esiste la coppia H 2 CO 3 / HCO 3 - OH - H 2 CO 3 + OH - HCO 3 - + H 2 O H + HCO 3 - + H + H 2 CO 3 I soluti che agiscono in questo modo si chiamano TAMPONI

3 analisiMedI_orioli(cap5)3 Da quali componenti è costituito un tampone? Due soluti principali: ACIDO DEBOLE (HA) E UN SALE SOLUBILE DI QUELLACIDO (NaA) HA/NaA: Per un sistema HA/NaA: A - + H + HA HA + OH - A - + H 2 O

4 analisiMedI_orioli(cap5)4 Esempi CH 3 COOH / CH 3 COONa CH 3 COOH + OH - CH 3 COO - + H 2 O CH 3 COO - + H 3 O + CH 3 COOH + H 2 O Base debole + il suo sale NH 3 / NH 4 Cl NH 3 + H 3 O + NH 4 + + H 2 O NH 4 + + OH - NH 3 + H 2 O

5 analisiMedI_orioli(cap5)5 1L H 2 O + 0.01 mol OH - 1L H 2 O pH02712 1L H 2 O + 0.01 mol H + 1L buffer + 0.01 mol OH - 1L buffer Buffer: 1M in CH 3 COOH e 1 M in CH 3 COONa 1L buffer + 0.01 mol H +

6 analisiMedI_orioli(cap5)6 Considerare una soluzione di acido acetico e sodio acetato (1M) 1.Calcolare pH Usiamo lequazione della Ka relativa allacido debole presente nel tampone CH 3 COOH + H 2 O CH 3 COO - + H 3 O + Ka = [H 3 O + ][CH 3 COO - ] / [CH 3 COOH] = 1.8 x 10 -5 [H 3 O + ] = 1.8 x 10 -5 x [CH 3 COOH] / [CH 3 COO - ]

7 analisiMedI_orioli(cap5)7 CH 3 COOH CH 3 COO - + H 3 O + Qtà iniziale (M): 110 Qtà reagita/formata (M): -x+x Qtà allequilibrio (M): 1-x1+xx x <<< 1 HA è un acido debole [CH 3 COO - ] 1 [CH 3 COOH ] 1 [H 3 O + ] = 1.8 x 10 -5 x 1/1 = 1.8 x 10 -5 M pH = -log [H 3 O + ] = -log (1.8 x 10 -5 ) = 4.74

8 analisiMedI_orioli(cap5)8 Supponiamo di aggiungere NaOH tale da ottenere una concentrazione finale di ioni OH - = 0.02M. Calcolare il pH. Conc iniziale (M): 110 Conc aggiunta (M): 0.02 Conc variata (M): 0.02 CH 3 COOH + OH - CH 3 COO - + H 2 O -0.02 Conc dopo neutralizz.(M):0.980 1.02 [H 3 O + ] = x = [H 3 O + ] = x = Ka [CH 3 COOH] / [CH 3 COO - ] [H 3 O + ] = [H 3 O + ] = 1.8 x 10 -5 x 0.98 / 1.02 = 1.7 x 10 -5 pH = -log 1.7 x 10 -5 = 4.77

9 analisiMedI_orioli(cap5)9 Supponiamo di aggiungere HCl tale da ottenere una concentrazione finale di ioni HCl = 0.02M. Calcolare il pH. Conc iniziale (M): 110 Conc aggiunta (M): 0.02 Conc variata (M): 0.02 CH 3 COO - + H 3 O + CH 3 COOH - + H 2 O -0.02 Conc dopo neutralizz (M):0.980 1.02 [H 3 O + ] = x = [H 3 O + ] = x = Ka [CH 3 COOH] / [CH 3 COO - ] [H 3 O + ] = [H 3 O + ] = 1.8 x 10 -5 x 1.02 / 0.98 = 1.9 x 10 -5 pH = -log (1.9 x 10 -5 ) = 4.72

10 analisiMedI_orioli(cap5)10 Soluzione tampone acetato (CH 3 COOH/CH 3 COONa) 1M = pH 4.74 Soluzione tampone acetato (CH 3 COOH/CH 3 COONa) 1M pH 4.72 + HCl 0.02 M = pH 4.72 Soluzione tampone acetato (CH 3 COOH/CH 3 COONa) 1M pH 4.77 +NaOH 0.02 M = pH 4.77

11 analisiMedI_orioli(cap5)11 Da un punto di vista generale, un tampone è più efficace se le concentrazioni dellacido e della base coniugata corrispondente sono uguali Da un punto di vista generale, un tampone è più efficace se le concentrazioni dellacido e della base coniugata corrispondente sono uguali la capacità tampone, ovvero la stabilità del pH rispetto allaggiunta di acidi o basi forti, è tanto maggiore quanto è maggiore la concentrazione dei due costituenti. la capacità tampone, ovvero la stabilità del pH rispetto allaggiunta di acidi o basi forti, è tanto maggiore quanto è maggiore la concentrazione dei due costituenti. In altre parole, tanto più sono concentrati i componenti del tampone, tanto più acidi e basi possono essere neutralizzati.

12 analisiMedI_orioli(cap5)12 Tamponi di uso comune Acido citrico-sodio citrato pH 3-6.2 Acido acetico-sodio acetato pH 3.6-5.6 KH 2 PO 4 -K 2 HPO 4 pH 6.9-8.0 Acido borico-sodio borato pH 8.7-9.2 Sodio carbonato-sodio bicarbonato pH 9.1-10.7 Ammoniaca-cloruro di ammonio pH 9

13 analisiMedI_orioli(cap5)13 A 0.5L di una soluzione 0.1M di CH 3 COOH e 0.5 M di CH 3 COONa si aggiungono 400 ml di una soluzione 1M di HCl. Calcolare il pH della soluzione finale Volume soluz.finale= 0.9L [CH 3 COOH]finale = 0.5L x 0.1M / 0.9L = 0.055M [CH 3 COONa]finale = 0.5L x 0.5M / 0.9L = 0.278M [HCl]finale = 0.4L x 1.0M / 0.9L = 0.444M CH 3 COO - + H 3 O + CH 3 COOH + H 2 O

14 analisiMedI_orioli(cap5)14 Conc iniziale (M): 0 Conc aggiunta (M): Conc variata (M): CH 3 COO - + H 3 O + CH 3 COOH - + H 2 O Conc dopo neutralizzazione (M): Conc iniziale (M): Conc aggiunta (M): Conc variata (M): CH 3 COO - + H 3 O + CH 3 COOH - + H 2 O Conc dopo neutralizzazione (M): 0.2780.055 [H 3 O + ] = 0.166 pH = -log (0.166) = 0.78 0.444 0.278-0.278 00.166 0.333

15 analisiMedI_orioli(cap5)15 Preparazione di una soluzione tampone: pH 5; conc. CH 3 COONa 1M finale (volume 10ml) Reattivi a disposizione [CH 3 COOH] = 2M Ka = 1.8 x 10 -5 [CH 3 COONa] = 2M Ki = 1 x 10 -14 / 1.8 x 10 -5 = 0.55 x 10 -9 [CH 3 COOH] = 2M Ka = 1.8 x 10 -5 CH 3 COO - + H 2 O CH 3 COOH + OH - Conc. equilibrio 1 x Conc.finale (equlibrio) di CH 3 COOH? pOH = 9 [OH - ] = 1 x 10 -9 1 x 10 -9

16 analisiMedI_orioli(cap5)16 [CH 3 COO - ] Ki = 0.55 x 10 -9 = [OH - ] [CH 3 COOH] / [CH 3 COO - ] = (1 x 10 -9 ) (x) / 1 = x = 0.55 x 10 -9 / 1 x 10 -9 = 0.55M [CH 3 COOH] 2M 0.55M [CH 3 COO - ] 2M 1M Quanto volume di sodio acetato? M1V1 = M2V2 1M x 10ml = 2M x (xml) x = 5ml Quanto volume di acido acetico? M1V1 = M2V2 0.55M x 10ml = 2M x (xml) x = 2.75ml

17 analisiMedI_orioli(cap5)17 Si uniscono 5 ml di soluzione di sodio acetato a 2.75 ml di soluzione di acido acetico poi Si porta a volume (10ml) con acqua Si verifica il pH con cartina indicatrice

18 analisiMedI_orioli(cap5)18 Calcolare quanti grammi di Na 2 CO 3 bisogna aggiungere a 1.5L di NaHCO 3 (0.2M) per ottenere una soluzione tampone a pH = 10 Ka HCO 3 - = 4.7 x 10 -11 Na 2 CO 3 / NaHCO 3 tampone HCO 3 - + H 2 O CO 3 2- + H 3 O + Ka = 4.7 x 10 -11 = [CO 3 2- ] [H 3 O + ] / [HCO 3 - ] pH = 10 [H 3 O + ]eq = 1 x 10 -10 [CO 3 2- ]eq = Ka [HCO 3 - ] / [H 3 O + ] = (4.7 x 10 -11 )(0.2) / 1 x 10 -10 = 0.094M

19 analisiMedI_orioli(cap5)19 PM (Na 2 CO 3 ) [CO 3 2- ]eq = 0.094 mol in 1 L In 1.5L? 0.094 mol x 1.5 L = 0.141 mol Corrispondenti a g (Na 2 CO 3 ) = 0.141 mol x PM


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