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Come varia il pH di una soluzione tampone

Come varia il pH di una soluzione tampone

Disciplina: Chimica 
Tipo:
Domanda 
di Tiziana Fiorani, 14 Settembre 2012
Rossana ha scritto:
 
Salve prof. , non saprei come risolvere questo esercizio.
 
Calcolare il pH di una soluzione acquosa contenente CH3CO2H 0,020 M e CH3CO2Na 0,030 M prima e dopo l'aggiunta di 1 mL 0,1 M di NaOH (pka 4,76) sapendo che il volume della soluzione è 0,20 L.
 
 
L’esercizio si risolve così:
 
La soluzione in questione contiene quantità confrontabili di acido debole, l’acido acetico, e di un suo sale, l’acetato di sodio (che in soluzione è dissociato in ioni CH3CO2–eNa+), ed è quindi una soluzione tampone; il suo pH dipende dalla pka dell’acido e dal rapporto tra le concentrazioni molari dell’acido e del sale secondo la relazione
 
pH = pka – log(Ca/Cs)
 
Prima dell’aggiunta di NaOH, il pH della soluzione vale quindi:
 
pH = 4,76 – log (0,02/0,03) = 4,94
 
Aggiungendo 1 mL di NaOH 0,1 M si introducono in soluzione 10-4 mol di ioni OH– che andranno a reagire con altrettante moli di acido per trasformarle in 10-4 mol di ioni acetato secondo la reazione
 
CH3CO2H + OH– → CH3CO2– + H2O
 
La quantità iniziale di acido acetico diminuisce pertanto di 10-4 mol mentre aumenta di 10-4 mol la quantità iniziale di acetato di sodio. Tenendo presente che la quantità in moli di soluto si calcola moltiplicando la molarità per il volume (in L) di soluzione, e che al rapporto Ca/Cs si può sostituire il rapporto na/ns (acido e sale sono infatti disciolti nello stesso volume di soluzione), si ottiene:
 
nin. CH3CO2H = 0,020 mol/L×0,20 L = 0,0040 mol        nin. CH3CO2Na = 0,030 mol/L×0,20 L = 0,0060 mol  
 
nfin. CH3CO2H = (0,0040 – 10-4) mol = 0,0039 mol        nfin. CH3CO2Na = (0,0060 + 10-4) mol = 0,0061 mol        
 
pH = 4,76 – log (0,0039/0,0041) = 4,95
 
Come ci si attendeva, il pH della soluzione non è variato apprezzabilmente (+0,01 unità) nonostante l’aggiunta di 1 mL di NaOH 0,1 M. Se tale aggiunta fosse stata fatta ad un pari volume di acqua distillata, il pH sarebbe variato da 7 a 10,7, cioè di 3,7 unità.
Tag: acidi e basi, acido debole, concentrazione molare, pH, pKa, quantità in moli, soluzione tampone


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