Acidi e basi Titolazione acido-base 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

Reazioni acido-base Base 1 + Acido 2 Acido 1 + Base 2 Cl- + H3O+ HCl + H2O E se la reazione NON avviene con acqua ma avviene con una base piu’ forte? Come si analizza l’equilibrio di reazione tra un acido ed una base?

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

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 un’altra sostanza a concentrazione (titolo) noto

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- H2O H+ + OH- Kw=10-14

Titolazione acido-base Titolare significa determinare la esatta concentrazione di una sostanza a concentrazione (titolo) ignoto HA H+ + A- Moli H+ = Ca x Va BOH B+ + OH- Moli OH- = Cb x Vb H2O H+ + OH- H2O H+ + OH- Kw=10-14

Titolazione acido-base Titolare significa determinare la esatta concentrazione di una sostanza a concentrazione (titolo) ignoto H2O H+ + OH- Ma x Va = Mb x Vb

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

Titolazione acido-base Si ha il PUNTO EQUIVALENTE Qunado le moli di H+ provenienti dall’acido sono uguali alle moli di OH- provenienti dalla base H2O H+ + OH- Ma x Va = Mb x Vb IL PUNTO EQUIVALENTE è INDIPENDENTE dal fatto che acido o base siano forti o deboli Per quanto deboli possano essere l’acido o la base, la reazione di formazione di H2O sarà spostata a destra in modo QUANTITAVO.

pH del punto equivalente H2O H+ + OH- Ma x Va = Mb x Vb 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”

pH del punto equivalente H2O H+ + OH- Ma x Va = Mb x Vb 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.

pH del punto equivalente H2O H+ + OH- Ma x Va = Mb x Vb Acido Forte HCl + Base debole NH3 Sale in soluzione: NH4Cl Lo ione Cl- non ha proprietà acido-base significative Lo ione NH4+ è un acido debole (acido coniugato di base debole NH3) , pertanto il pH del punto equivalente è < 7.

pH del punto equivalente H2O H+ + OH- Ma x Va = Mb x Vb 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.

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

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

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

Calcolo del pH fuori dal punto equivalente 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- ?

Titolazioni acido-base Acido forte-Base Forte 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

Titolazioni acido-base 5.0 ml di una Soluzione di HCl 1.0x10-2 M Moli H+=Ca x Va HCl H+ + Cl- HCl é acido forte, la reazione di dissociazione acida é completamente spostata a destra [H+ ] = 1.0x 10 -2 M pH =-log ( 1x 10 -2 ) =2

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 1ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 1.0x10-5 NaOH Na+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 1ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 1.0x10-5 NaOH Na+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua

Calcolo del pH Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Moli OH-=Cb x Vb = 1.0x10-5 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 1ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 1.0x10-5 NaOH Na+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O 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 10 -2 - (1,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 6,67x10-3 (5,00x10-3 ) + (1,00x10-3 ) pH =-log ( 6,67x 10 -3 ) =2,2

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 2ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 2.0x10-5 NaOH Na+ + OH-

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 2ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 2.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 2.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 2ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 2.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 2.0x10-5 2.0x10-5 3.0x10-5

Calcolo del pH Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Moli OH-=Cb x Vb = 2.0x10-5 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 2ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 2.0x10-5 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 10 -2 - (2,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 4,28x10-3 (5,00x10-3 ) + (2,00x10-3 ) pH =-log ( 4,28x 10 -3 ) =2,4

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 3ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 3.0x10-5 NaOH Na+ + OH-

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 3ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 3.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 3.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 3ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 3.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 3.0x10-5 3.0x10-5 2.0x10-5

Calcolo del pH Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Moli OH-=Cb x Vb = 3.0x10-5 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 3ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 3.0x10-5 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 10 -2 - (3,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 2,50x10-3 (5,00x10-3 ) + (3,00x10-3 ) pH =-log ( 2,50x 10 -3 ) =2,6

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 4ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 4.0x10-5 NaOH Na+ + OH-

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 4ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 4.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 4.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 4ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 4.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 4.0x10-5 1.0x10-5 4.0x10-5

Calcolo del pH Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Moli OH-=Cb x Vb = 4.0x10-5 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 4ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 4.0x10-5 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 10 -2 - (4,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 1,10x10-3 (5,00x10-3 ) + (4,00x10-3 ) pH =-log ( 2,50x 10 -3 ) =3,0

Titolazioni acido-base

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 ! Aggiungo 5ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 5.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H2O H+ + OH-

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- ! Aggiungo 5ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH- H2O H+ + OH- Quando l’aggiunta 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

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

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 ! Aggiungo 5ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 5.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- ! Aggiungo 5ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH- H2O H+ + OH- Quando l’aggiunta 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 c’é in soluzione ?

Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido 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 H2O H2O H+ + OH- La concentrazione degli ioni H+ dipende solo dall’equilibrio di autoprotolisi dell’acqua, pertanto [H+ ] = [OH- ] =10 -7 pH = pOH =7

Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido 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 H2O H2O H+ + OH-

Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido 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 H2O H2O H+ + OH- Na+ sarebbe l’acido coniugato di una base forte, e Cl- la base coniugata di un acido forte. Pertanto entrambe le reazioni qui sotto indicate Cl- + H2O HCl + OH- Na+ + H2O NaOH + H+ Sono COMPLETAMENTE spostate a sinistra e non contribuiscono a fornire nè ioni H+ ne ioni OH- alla soluzione

Titolazioni acido-base

Titolazioni acido-base Cosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x 10 -2 M, facendo aggiunte di 1ml alla volta? H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaOH Na+ + OH- 6 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base = 6,00x 10-3 x 1x10-2

Titolazioni acido-base Cosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x 10 -2 M, facendo aggiunte di 1ml alla volta? H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaOH Na+ + OH- 6 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base = 6,00x 10-3 x 1x10-2 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

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 6ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 6.0x10-5 NaOH Na+ + OH-

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 6ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 6.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 6.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 2ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 2.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 6.0x10-5 5.0x10-5 1.0x10-5

Calcolo del pH Cosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x 10 -2 M, facendo aggiunte di 1ml alla volta? H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaoH Na+ + OH- 6 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base = 6,00x 10-3 x 1x10-2 [OH- ] = (6,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 9,1x10-4 (6,00x10-3 ) + (5,00x10-3 ) pOH =-log ( 9,1x 10 -4 ) =3,0 pH =11,0

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 8ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 8.0x10-5 NaOH Na+ + OH-

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 8ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 8.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 8.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 8ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 8.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 8.0x10-5 5.0x10-5 3.0x10-5

Calcolo del pH H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaoH Na+ + OH- 8 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base = 8,00x 10-3 x 1x10-2 [OH- ] = (8,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 2,3x10-3 (8,00x10-3 ) + (5,00x10-3 ) pOH =-log ( 2,3x 10 -3 ) =2,6 pH =11,4

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

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 10ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 10.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 10.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 6ml di NaOH 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 6.0x10-5 NaOH Na+ + OH- H+ + OH- H2O 5.0x10-5 10.0x10-5 5.0x10-5 5.0x10-5

Calcolo del pH H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaoH Na+ + OH- 10 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base = 10,00x 10-3 x 1x10-2 [OH- ] = (10,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 3,3x10-3 (10,00x10-3 ) + (5,00x10-3 ) pOH =-log ( 3,3x 10 -3 ) =2,5 pH =11,5

Titolazioni acido-base

Titolazioni acido-base L’effetto sul pH della aggiunta di una base ad una souzione acida NON é lineare! Fintanto che c’é 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 l’eccesso 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

Titolazioni acido-base Ripetiamo l’esperimento considerando sempre un acido forte ma consideriamo l’aggiunta di unaBASE DEBOLE

Titolazioni acido-base Acido Forte – Base debole 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- HCl é acido forte, la reazione di dissociazione acida é completamente spostata a destra [H+ ] = 1x 10 -2 M pH =-log ( 1x 10 -2 ) =2

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 1.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- 5.0x10-5 1.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 1.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O 5.0x10-5 1.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 1.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O 5.0x10-5 1.0x10-5 1.0x10-5 4.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 1.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O 5.0x10-5 1.0x10-5 1.0x10-5 4.0x10-5 UGUALE AL CASO DI ACIDO FORTE + BASE FORTE

Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O 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 10 -2 - (1,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 6,67x10-3 (5,00x10-3 ) + (1,00x10-3 ) pH =-log ( 6,67x 10 -3 ) =2,2

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 2ml di NH3 1x 10-2 M

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 2ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + OH- La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 2ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 2.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- 5.0x10-5 2.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 2ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 2.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O 5.0x10-5 2.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 2ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 2.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O 5.0x10-5 2.0x10-5 2.0x10-5 3.0x10-5

Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 2ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + 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 10 -2 - (2,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 4,28x10-3 (5,00x10-3 ) + (2,00x10-3 ) pH =-log ( 4,28x 10 -3 ) =2,4

Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 2ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + 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 10 -2 - (2,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 4,28x10-3 (5,00x10-3 ) + (2,00x10-3 ) pH =-log ( 4,28x 10 -3 ) =2,4 UGUALE A ACIDO FORTE + BASE FORTE

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 3ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 3.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- 5.0x10-5 3.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 3ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 3.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O 5.0x10-5 3.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 3ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 3.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O 5.0x10-5 3.0x10-5 3.0x10-5 2.0x10-5

Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 3ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + 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 10 -2 - (3,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 2,50x10-3 (5,00x10-3 ) + (3,00x10-3 ) pH =-log ( 2,50x 10 -3 ) =2,6

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 4ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 4.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- 5.0x10-5 4.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 4ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 4.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O 5.0x10-5 4.0x10-5

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Moli H+=Ca x Va = 5.0x10-5 Aggiungo 4ml di NH3 1x 10-2 M Moli OH-=Cb x Vb = 4.0x10-5 NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O 5.0x10-5 4.0x10-5 4.0x10-5 1.0x10-5

Calcolo del pH 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 4ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + 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 10 -2 - (4,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 1,10x10-3 (5,00x10-3 ) + (4,00x10-3 ) pH =-log ( 1,10x 10 -3 ) =2,9

Titolazioni acido-base

Titolazione Acido Base Quando si titola un acido forte con una base fino a che siamo in DIFETTO di BASE, non c’é 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

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- ! Aggiungo 5ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + OH-

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- ! Aggiungo 5ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + OH- Quando l’aggiunta 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

Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- ! Aggiungo 5ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + OH- Quando l’aggiunta 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 c’é in soluzione ?

Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido forte e base debole , ovvero NH4+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH-

Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH4+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH- NH4+ é l’acido coniugato di una base debole, e Cl- la base coniugata di un acido forte. Pertanto la reazione qui sotto indicata Cl- + H2O HCl + OH- E’ COMPLETAMENTE spostata a sinistra e non contribuisce a fornire ioni OH-

Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH4+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH- NH4+ é l’acido coniugato di una base debole, e Cl- la base coniugata di un acido forte. Pertanto la reazione qui sotto indicata Cl- + H2O HCl + OH- E’ COMPLETAMENTE spostata a sinistra e non contribuisce a fornire ioni OH- INVECE….

Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH4+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH- La reazione qui sotto indicata NON puo’ essere trascurata perché l’acido coniugato di una base debole é un acido debole e la sua reazione acida deve essere considerata NH4+ + H2O NH3 + H+

Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH4+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH- La reazione qui sotto indicata NON puo’ essere trascurata perché l’acido coniugato di una base debole é un acido debole e la sua reazione acida deve essere considerata NH4+ + H2O NH3 + H+ Il pH della soluzione sarà acido e potrà essere calcolato considerando la Ka dell’acido coniugato della base debole utilizzata per la titolazione e la concentrazione dell’acido coniugato al punto equivalente

Titolazioni acido-base Il pH é determinato proprio dalla reazione acida dello ione NH4+ Da un punto di vista numerico, il problema si affronta come quello di una soluzione di NH4Cl, che dipende dalla concentrazione del sale e dall a Ka dello ione ammonio l pH é determinato proprio dalla reazione acida dello ione NH4+ ( [H+] = ( Cs x Ka) ½ = 5x10-3 x 1x10-2x ) 1/2 = 1,66x10-6 x 5.5x10-10 (5x10-3 + 5x10-3) pH = log ( 1,66 x 10-6) = 5,78

Titolazioni acido-base

Titolazioni acido-base

Titolazioni acido-base Fintanto che c’é un eccesso di ioni H+, LA SOLUZIONE E’ ACIDA ed il pH si calcola considerando la presenza di un ACIDO FORTE in soluzione 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 Nel momento in cui tutto l’eccesso di H+ PROVENIENTE DALL’ ACIDO FORE é neutralizzato, il pH risente della presenza di NH4+, che é un ACIDO DEBOLE. Al punto equivalente la soluzione é ACIDA. Tuttavia, si osserva come, in prossimità del punto equivalente, una piccola aggiunta di base abbia un grande effetto sul pH.

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 l’intervallo di pH nel quale avvengono la magior parte dei processi biologici, ovvero intorno a pH=7.

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

Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH3 + H2O NH4+ + OH-

Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH3 + H2O NH4+ + OH- Quando aggiungo ancora 1 ml di NH3 non ci sono piu’ H+ da neutralizzare. Poiché NH3 é una base debole, NH3 in eccesso non é completamente spostato a destra, come nel caso di una agiunta di NaOH

Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH3 + H2O NH4+ + OH- Quando in soluzione abbiamo contemporaneamente NH3 e NH4+ , ciascuno dei due equilibri sposta verso sinistra l’altro

Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH3 + H2O NH4+ + OH- 5x10-3 x 1x10-2 [OH-] 1,8x10-5 [NH4+] [OH-] (5x10-3 + 6x10-3) Kb= = [NH3] 1x10-3 x 1x10-2 (5x10-3 + 6x10-3) [OH-] = 3,6 x10-6 pOH = 5,44 pH = 8,56

Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH3 + H2O NH4+ + OH- 5x10-3 x 1x10-2 [OH-] 1,8x10-5 [NH4+] [OH-] (5x10-3 + 7x10-3) Kb= = [NH3] 2x10-3 x 1x10-2 (5x10-3 + 7x10-3) [OH-] = 7,2 x10-6 pOH = 5,14 pH = 8,86

Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH3 + H2O NH4+ + OH- 5x10-3 x 1x10-2 [OH-] 1,8x10-5 [NH4+] [OH-] (5x10-3 + 8x10-3) Kb= = [NH3] 3x10-3 x 1x10-2 (5x10-3 + 8x10-3) [OH-] = 1,1 x10-5 pOH = 4,97 pH = 9,03

Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH3 + H2O NH4+ + OH- 5x10-3 x 1x10-2 [OH-] 1,8x10-5 [NH4+] [OH-] (5x10-3 + 9x10-3) Kb= = [NH3] 4x10-3 x 1x10-2 (5x10-3 + 9x10-3) [OH-] = 1,4 x10-5 pOH = 4,84 pH = 9,16

Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH3 + H2O NH4+ + OH- 5x10-3 x 1x10-2 [OH-] 1,8x10-5 [NH4+] [OH-] (5x10-3 + 10x10-3) Kb= = [NH3] 5x10-3 x 1x10-2 (5x10-3 + 10x10-3) [OH-] = 1,8 x10-5 pOH = 4,74 pH = 9,26

Titolazioni acido-base

Titolazioni acido-base La presenza contemporanea di una base debole e della sua base coniugata, contribuisce a rendere il pH della soluzione relativamente stabile ed insensibile rispetto all’aggiunta della base.