Christian ha scritto:

Buongiorno,

potrebbe aiutarmi in questo problema di chimica?

Grazie mille.

Calcolare il pH al punto di equivalenza della titolazione di 22,0 mL di una soluzione 0,12 M di NH₃ (pK_b = 4,4; pK_w = 13,9) con HCl 0,110 M.

Ecco l’aiuto:

Al punto equivalente della titolazione tra ammoniaca e acido cloridrico, l’acido aggiunto ha trasformato tutta la base nel suo sale, cioè in NH₄Cl, che in soluzione è dissociato in ioni NH₄⁺ e Cl^–. Il volume di acido aggiunto è:

V_HCl = V_NH3×M_NH3/M_HCl = 22,0_mL×0,12_mol/L/0,110_mol/L = 24,0 mL

Mentre lo ione cloruro è una base debolissima e non è in grado di reagire con l’acqua, lo ione ammonio è apprezzabilmente acido, dato che la sua pK_a è pari a 9,5; per una coppia acido-base coniugata vale, infatti, la seguente relazione:

pK_a + pK_b = pK_w

In acqua, pertanto, avviene la seguente reazione di equilibrio, che rende acida la soluzione:

NH₄⁺ + H₂O = NH₃ + H₃O⁺

La concentrazione degli ioni H₃O⁺, o più semplicemente H⁺, dipende dalla concentrazione dello ione ammonio, che è uguale a quella del sale, e dalla sua K_a, che è pari a 10^-9,5 = 3,16×10^-10. La relazione che in prima approssimazione possiamo applicare è:

[H⁺]² = K_aNH₄⁺×C_aNH₄⁺

Tenendo conto che C_aNH₄⁺ è nNH₄⁺/V_tot = 22,0_mL×0,12_mol/L/(22,0_mL + 24,0_mL) = 5,74×10^-2 M, si ottiene:

[H⁺]² = 3,16×10^-10×5,74×10^-2 = 1,81×10^-11       

[H⁺] = 4,26×10^-6          pH = -log[H⁺] = 5,37

In conclusione, il pH al punto equivalente è acido, come anticipato, e vale 5,37.