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pH di soluzioni diluite di acidi e basi forti

pH di soluzioni diluite di acidi e basi forti. Acidi forti. coppie acido/base coniugate. HNO 3 + H 2 O  NO 3 - (aq) + H 3 O +. Ka > 1 Reazione quantitativa. [H + ] = C a pH = -log [HNO 3 ]. Se [HNO 3 ] = 0.1 M  pH = 1. pH di soluzioni diluite di acidi e basi forti.

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pH di soluzioni diluite di acidi e basi forti

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Presentation Transcript

  1. pH di soluzioni diluite di acidi e basi forti Acidi forti coppie acido/base coniugate HNO3 + H2O NO3-(aq) + H3O+ Ka > 1Reazione quantitativa [H+] = Ca pH = -log [HNO3] Se [HNO3] = 0.1 M  pH = 1

  2. pH di soluzioni diluite di acidi e basi forti Basi forti NaOH  OH- + Na+(aq) Kb > 1Reazione quantitativa [OH-] = Cb pOH = -log [NaOH] pH = 14 - pOH Se [NaOH] = 0.1 M  pOH = 1 pH = 13

  3. pH di soluzioni diluite di acidi e basi deboli Acidi deboli coppie acido/base coniugate CH3COOH + H2O⇄CH3COO-(aq) + H3O(aq)+ Ka « 1

  4. pH di soluzioni diluite di acidi e basi deboli Basi deboli coppie acido/base coniugate NH3+ H2O ⇄NH4+(aq) + OH-(aq) Kb « 1 pH = 14 - pOH

  5. pH di soluzioni di sali IDROLISI I sali derivanti da acidi deboli sono basi deboli CH3COONa →CH3COO-(aq) + Na(aq)+ CH3COO-(aq)+ H2O ⇄CH3COOH(aq) + OH-(aq) pH = 14 - pOH Cs = concentrazione del sale

  6. pH di soluzioni di sali IDROLISI I sali derivanti da basi debolisono acidi deboli NH4Cl →NH4+(aq) + Cl(aq)- NH4+ + H2O⇄NH3(aq)+ H3O(aq)+ Cs = concentrazione del sale

  7. Le soluzioni tampone Si definiscono soluzioni tampone delle soluzioni contenenti un acido debole e la sua base coniugata (Es.: CH3COOH e NaCH3COO) o una base debole ed il suo acido coniugato (Es: NH3 e NH4Cl) CH3COOH + H2O⇄CH3COO-(aq) + H3O(aq)+ CH3COO-(aq)+ H2O ⇄CH3COOH(aq) + OH-(aq)

  8. Analisi VolumetricaI Principi L’analisi volumetrica consente di determinare la quantità di analita (titolo) presente in un campione incognito attraverso la misura del volume di un reagente a concentrazione nota Titolante o Standard • Reagire completamente • Reagire velocemente • Stabile

  9. Analisi VolumetricaI Principi Titolazione Il procedimento analitico nel quale quantità crescenti di titolante vengono aggiunti all’analita fino a completamento della reazione • Elettrodi • Indicatori • Spettrofotometria Acido-Base Redox Complessometriche Per precipitazione

  10. Analisi VolumetricaI Principi Punto Equivalente È il punto della titolazione nel quale la quantità di titolante aggiunto è esattamente quella richiesta per la sua reazione stechiometrica con l’analita HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) 20 mL 1 M 20 mmol (20·10-3 mol) ? 2HCl(aq) + Na2CO3(aq) 2NaCl(aq) + H2CO3(aq) 20 mL 1 M 20 mmol (20·10-3 mol) ? Il punto equivalente è un punto teorico e lo si può determinare solo con il calcolo

  11. Analisi VolumetricaI Principi Punto Finale È il punto della titolazione che corrisponde al repentino cambiamento di una proprietà della soluzione: colore, conducibilità, pH, etc. La scelta dell’indicatore va fatta in modo da minimizzare la differenza tra il punto equivalente e il punto finale Titolazione del bianco Condotta in assenza dell’analita permette di stimare l’errore di titolazione

  12. Analisi VolumetricaI Principi Affidabilità Accuratezza • Concentrazione del titolante • Volume prelevato di analita • Volume utilizzato di titolante • Standard Primario • Purezza >99.9% • NON igroscopico • Stabile Standard Secondario Determinazione della concentrazione per titolazione con uno standard primario Standard primari Standardizzazione • Na2EDTA • Na2CO3 anidro • Na2C2O4 • KIO3 • NaCl

  13. Analisi VolumetricaI Calcoli Calcolo delle moli di titolante A partire dal volume di soluzione standard utilizzato Determinazione delle moli di analita Conoscendo le moli di titolante consumate e la stechiometria della reazione Determinazione della concentrazione dell’analita Conoscendo il volume di analita titolato

  14. Analisi VolumetricaI Calcoli Stechiometria 1:1 HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l) 10.00±0.01 mL NaOH x M 22.97±0.05 mL HCl 0.050 M K = 1·1014 • Moli di titolante nHCl = MHCl·VHCl = 22.97·10-3 L · 0.0500 mol L-1 = 1.15·10-3 mol • Moli di analita Dalla stechiometria della reazione risulta che 1 mol HCl reagisce con 1 mole di NaOH da cui: nNaOH = nHCl = 1.15·10-3 mol • Concentrazione dell’analita MNaOH = nNaOH/VNaOH = 1.15·10-3 mol / 10.00·10-3 L = 1.15·10-1 molL-1

  15. Analisi VolumetricaI Calcoli Stechiometria 2:1 2HCl(aq) + Na2CO3(aq) 2NaCl(aq) + H2CO3(aq) K = 5·1016 10.00±0.01 mL HCl x M 23.02±0.05 mL Na2CO3 preparata sciogliendo 5.3600 g di Na2CO3 in 1.000±0.001 L di H2O. • Moli di titolante nNa2CO3 = MNa2CO3·VNa2CO3 MNa2CO3 = g/PM·1/V =5.3600 g / 106.00 g mol-1·1 / 1 L MNa2CO3 = 5.06·10-2 mol L-1 nNa2CO3 = 23.02·10-3 L · 5.06·10-2 mol L-1 = 1.16·10-3 mol • Moli di analita Dalla stechiometria della reazione risulta che 2 mol HCl reagiscono con 1 mole di Na2CO3 da cui: nHCl = 2·nNa2CO3 = 2.32·10-3 mol • Concentrazione dell’analita MHCl = nHCl/VVHCl = 2.32·10-3 mol /10.00·10-3 L = 2.32·10-1 molL-1

  16. Analisi VolumetricaTitolazioni acido-base Un acido può essere titolato con una soluzione standard di base e viceversa acido forte - base forte P.E. pH = 7 H+(aq) + OH-(aq) H2O(l) acido debole - base forte P.E. pH > 7 HA(aq) + OH-(aq) A-(aq) + H2O(l) HCOOH(aq) + OH-(aq) HCOO-(aq) + H2O(l) base debole - acido forte B(aq) + H3O+(aq) BH+(aq) + H2O(l) P.E. pH < 7 NH3(aq) + H3O+(aq) NH4+(aq) + H2O(l)

  17. [HIn] [In-] [HIn] [In-] [HIn] [In-] [HInd] [Ind-] [H3O+] KInd = Analisi VolumetricaIndicatori acido-base HInd(aq) + H2O  Ind-(aq) + H3O+(aq)  10Colore della specie acida [H3O+] = 10 KInd pH = pKInd + 1  0.1Colore della specie basica [H3O+] = 0.1 KInd pH = pKInd - 1 = 1Colore intermedio [H3O+]  KInd pH  pKInd pH = pKInd ± 1

  18. pH 12.0 10.0 P.E. pH = 7 8.0 6.0 4.0 2.0 0.0 mL OH- 0.0 10.0 20.0 Analisi VolumetricaIndicatori acido-base La scelta dell’indicatore va fatta in modo da minimizzare la differenza tra il punto equivalente e il punto finale acido forte - base forte H+(aq) + OH-(aq) H2O(l) 10.0 mL 0.1 M HCl 10.0 mL 0.1 M NaOH Verde Malachite 0.2-1.8 Blu Bromotimolo 6.0-7.6 Metilarancio 3.1-4.4 Fenolftaleina 8.0-9.6 Ve

  19. pH 14 12 10 8 6 4 2 0 Costruzione della curva di titolazione acido forte-base forte H+(aq) + OH-(aq) H2O(l) 10.0 mL 0.1 M HCl 10.0 mL 0.1 M NaOH • pH iniziale: • [H+] = [HCl] = 0.1 M pH = 1 pH = 2.28 2) pH dopo l’aggiunta di 9.0 mL NaOH: 3) pH dopo l’aggiunta di 11.0 mL NaOH: pH = 11.68 pOH = 2.32 DpH = 11.68 -2.28 = 9.4

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