Tampone acido fluoridrico - fluoruro
Esercizio su un tampone formato da acido fluoridrico e fluoruro
Si calcoli la quantità in grammi di NaOH che occorre aggiungere a 100 ml di una soluzione 0.2 M di HF per ottenere una soluzione tampone a pH = 5.
Ka (HF) = 6.76 · 10-4
Svolgimento
Aggiungendo NaOH alla soluzione di HF avviene la seguente reazione acido - base:
NaOH + HF → NaF + H2O
Parte dell'HF viene neutralizzato formando il sale NaF.
Al termine dell'aggiunta di NaOH si ha una soluzione tampone formata da un acido debole e dal suo sale, il cui pH viene determinato con la seguente formula:
La formula precedente può essere semplificata nella seguente:
in cui na e ns sono rispettivamente il numero di moli di acido e di sale della soluzione tampone.
Determiniamo il numero di moli di HF iniziali:
n (HF)i = M · V = 0,2 mol/L · 0,1 L = 0,02 mol
Aggiungendo X moli di NaOH, le moli di HF che rimangono in soluzione sono:
n (HF)f = 0,02 - X
Mentre le moli di NaF (sale) che si formano sono:
n (NaF)f = X
Riassumendo:
...NaOH ..... + ..... HF → ....NaF + .... H2O
.....X.................0,02..........0.....................moli iniziali
....-X.................-X...........+X..................moli reagite/formate
.....0................0,02-X.......X.....................moli finali
Ricordando che pH = 5, si ha:
[H+] = 10-pH = 10-5 mol/L
Sostituiamo tutti i dati a nostra disposizione nella seguente espressione:
si ha:
10-5 = 6.76 · 10-4 · (0,02 - X) / X
Da cui:
10-5 / (6.76 · 10-4) = (0,02 - X) / X
ovvero:
0,0148 = (0,02 - X) / X
0,0148 · X = 0,02 - X
X + 0,0148 · X = 0,02
1,0148 · X = 0,02
da cui infine:
X = 0,02 / 1,0148 = 0,0197 mol
Questo valore corrisponde al numero di moli di NaOH da aggiungere all'acido HF per ottenere una soluzione a pH = 5.
Determinaimo la massa in grammi di NaOH (Mm = 40 g/mol, per info: massa molare NaOH):
g = n · Mm = 0,0197 · 40 = 0,788 g
Quindi i grammi di NaOH da aggiungere corrispondono a 0,788 g.
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