Acidi e basi pH di acidi forti pH di acidi deboli Grado di dissociazione KaKb=Kw pH di soluzioni saline Titolazione acido-base Acidi e basi poliprotici Equilibri simultanei Soluzioni tampone

Effetto livellante di H2O Dato un qualsiasi equilibrio in soluzione acquosa la concentrazione di [H3O+] è SEMPRE determinata dal prodotto ionico di H2O

pH di una soluzione di acido debole [ CH3COO- ] [H3O+] Ka = [ CH3COOH ] CH3COOH CH3COO- + H3O+ x = [H3O+] = [ CH3COO- ] C0-x x x Ka = (x) (C0-x) Ka = x2 (C0 -x)

pH di una soluzione di acido debole x [H3O+]= CH3COOH CH3COO- + H3O+ Ka = x2 (C0 -x) Ka (C0-x) = x2 KaC0-xKa = x2 x2 +xKa - KaC0 =0

pH di una soluzione di acido debole soluzione semplificata Se Ka <<C0 Ka = x2 C0 Ka = x2 (C0 -x) Se Ka/C0<10-2 l’approssimazione puo’ essere fatta

pH di una soluzione di acido debole

Esempi Si calcoli il pH di una soluzione 0.100 M di CH3COOH CH3COOH è un acido debole con Ka = 1.8 x 10-5, quindi in H2O non si dissocia completamente: La concentrazione di H3O+ derivante dalla sua dissociazione si può ricavare dalla Ka. Ka = ___________________ = 1.8 x 10-5 Ka = ________  _______ = 1.8 x 10-5 [ H3O+ ] [ CH3COO- ] [ CH3COOH ] x2 x2 0.100-x 0.100 molto meno acido di quello di un acido forte della stessa concentrazione x = 1.34 x 10-3 pH = 2.9

pH di una soluzione di base debole Importante L’equilibrio è dominato dalla relazione 10-14 = [ OH- ] [H+] Se sono in presenza di una base, devo utilizzare la costante di dissociazione basica per calcolare [OH-] e DOPO ricavare [H+] usando Kw

pH di una soluzione di base debole

pH di una soluzione di base debole NH3 0,10 M Kb 1,8 x 10-5 NH3 + H2O OH- + NH4+ Kb = [ OH- ] [NH4+] [NH3] [NH3]= 0,10 -x [ OH- ]= x x2 [NH4+]= x Kb = 0,10-x

pH di una soluzione di base debole L’impostazione generale del problema è analoga a quella già discussa per gli acidi deboli NH3 + H2O OH- + NH4+ Kb = [ OH- ] [NH4+] [NH3] [NH3]= (Co-x) [ OH- ]= x x2 [NH4+]=x Kb = KbC0 = x2 C0-x

pH di una soluzione di base debole [OH-]= √(C0 Kb)

pH di una soluzione di base debole Il calcolo del pH di base debole si fa in modo analogo, utilizzando poi pH= 14 - pOH

Grado di dissociazione di un acido debole CH3COOH +H2O CH3COO- + H3O+ [H3O+] a= C0A C0A= Concentrazione stechiometrica iniziale dell’acido ACIDO FORTE a = 1 ACIDO DEBOLE molto piccolo ma non trascurabile (ca. 10-2-10-3)

Grado di dissociazione di un acido debole CH3COOH +H2O CH3COO- + H3O+ [H3O+]=x =aC0

pH di una soluzione di acido debole [ CH3COO- ] [H3O+] Ka = [ CH3COOH ] CH3COOH CH3COO- + H3O+ C0 a C0 a C0(1-a) Ka = (C0 a) C0(1- a) Ka = C0 a 2 (1- a)

Esempi Si calcoli il grado di dissociazione di una soluzione 0.100 M di CH3COOH Nell’esempio precedente l’esercizio era già stato svolto ed era stata calcolata la concentrazione di H3O+ derivante dalla sua dissociazione, ottenuta dalla Ka. [ H3O+ ] X= = 1.34 x 10-3 = a= [ H3O+ ] 1.34 x 10-3 1.34 x 10-2 C0 0.100

Acidi e basi pH di acidi forti pH di acidi deboli Grado di dissociazione KaKb=Kw pH di soluzioni saline Titolazione acido-base Acidi e basi poliprotici Equilibri simultanei Soluzioni tampone

Proprietà acido-base di un sale

Esempi NaCl NH4Cl KCN CH3COONa

Esempi NaCl NH4Cl KCN CH3COONa In soluzione, i Sali solubili sono completamente dissociati nei loro ioni NaCl Na+ + Cl - NH4Cl NH4 + + Cl - KCN K + + CN - CH3COONa Na + + CH3COO - NON sono equilibri. Sono dissociazioni quantitative!

Proprietà acido-base di un sale NaCl Na+ + Cl - NH4Cl NH4 + + Cl - KCN K + + CN - CH3COONa Na + + CH3COO - Il catione potrà comportarsi da acido e l’anione potrà Comportarsi da base. Occorre conoscere i valore delle Ka e delle Kb di queste reazioni per capire che cosa succederà

Proprietà acido-base di un sale NaCl Na+ + Cl - NH4Cl NH4 + + Cl - KCN K + + CN - CH3COONa Na + + CH3COO - M+ + H2O MOH + H+ A- + H2O HA + OH-

Acido e base coniugata Tanto piu’ un acido è forte, tanto piu’ sarà debole la sua base coniugata HCl Cl- CH3COOH CH3COO- H2CO3 HCO3- HCN CN- NH3 NH4+ OH- = idrossidi ionici, es: NaOH, Ca(OH)2, KOH OH- H2O

Acido e base coniugata Tanto piu’ un acido è forte, tanto piu’ sarà debole la sua base coniugata ACIDO FORTE HCl NO BASE Cl- ACIDO DEBOLE BASE DEBOLE HCN CN- NH4+ NH3 BASE FORTE NO ACIDO Na+ NaOH

Sale di acido forte e base forte Es: NaCl pH neutro No base No acido

Sale di acido forte e base forte Es: NaCl pH neutro No base No acido Na+ + H2O NaOH + H+ Cl- + H2O HCl + OH-

Acido e base coniugata Tanto piu’ un acido è forte, tanto piu’ sarà debole la sua base coniugata ACIDO FORTE HCl NO BASE Cl- ACIDO DEBOLE BASE DEBOLE HCN CN- NH4+ NH3 BASE FORTE NO ACIDO Na+ NaOH

Sale di acido forte e base debole Es: NH4Cl pH acido No base Acido debole Come si trova il pH?

Sale di acido forte e base debole Es: NH4Cl pH acido No base Acido debole NH4OH NH4+ + H2O NH3 + H3O+ Ka=5.5x10-10 Cl- + H2O HCl + OH- Kb<1x10-14

Sale di acido forte e base debole NH4+ + H2O H3O+ + NH3 Ka=5.5x10-10 [ H3O+ ] [NH3 ] [ H3O+ ]=x Ka = [NH4+ ] x x x2 [ H3O+ ]=(KaCs)1/2 Ka = = (CS -x) CS

Sale di acido forte e base debole [H+]=(CSKa)1/2 Ka= acido coniugato della base debole

Esempio NH4Cl Cs= C0 NH4Cl Ka = KaNH4+ KaNH4+ = Kw/K bNH3 Sale proveniente da acido forte HCl e base debole NH3 pH della soluzione è ACIDO [H+]=(CSKa)1/2 Cs= C0 NH4Cl Ka = KaNH4+ KaNH4+ = Kw/K bNH3

Sale di acido debole e base forte Es: NaCN pH basico Base debole No Acido

Sale di acido debole e base forte Es: NaCN Base debole No Acido Na+ + H2O NaOH + H+ Ka=<1x10-14 CN- + H2O HCN + OH- Kb<1.1x10-5

Sale di acido debole e base forte CN- + H2O OH- + HCN Kb>5x10-5 [ OH- ] [HCN ] [ OH- ]=x Kb = [CN- ] x x x2 [ OH- ]=(KbCs)1/2 Kb = = (CS -x) CS

Sale di acido debole e base forte [OH-]=(CSKb)1/2 KbCN- = Kw/K aHCN

Esempio NaCN Cs= C0 NaCN Kb = KbCN- KbCN- = Kw/K aHCN [OH-]=(CSKb)1/2 Sale proveniente da acido debole HCN e base forte NaOH pH della soluzione è ALCALINO [OH-]=(CSKb)1/2 Cs= C0 NaCN Kb = KbCN- KbCN- = Kw/K aHCN

Esempio CH3COONa Cs= C0 CH3COONa Kb = KbCH3COO- Sale proveniente da acido debole CH3COOH e base forte NaOH pH della soluzione è ALCALINO [OH-]=(CSKb)1/2 Cs= C0 CH3COONa Kb = KbCH3COO- KbCH3COO- = Kw/K aCH3COOH