Potere tamponante
Esercizio sul potere tamponante
Calcolare il pH prima e dopo l'aggiunta di 3,0 g di NaOH a 1 litro di soluzione costituita da NH3 0,1 M e NH4Cl 0,15 M.
Svolgimento dell'esercizio
Il pH iniziale si calcola dalla relazione:
che è la formula per il calcolo della concentrazione degli ioni OH− relativi a un tampone basico.
La soluzione è infatti costituita da una base debole (NH3) e il suo sale (NH4Cl) e quindi costituisce, come si è detto, una soluzione tampone.
Nella relazione precedente Cb indica la concentrazione della base mentre Cs indica la concentrazione dell'acido.
Pertanto si ha:
[OH−] = Kb · Cb / Cs = 1,8 · 10-5 · 0,1 / 0,15 = 1,2 · 10-5 mol/l
da cui:
pOHi = - log [OH−] = - log (1,2 · 10-5)= 4,92
per cui:
pHi = 14 - pOH = 14 - 4,92 = 9,08
Aggiungendo alla soluzione tampone la base forte (NaOH), si ha che gli ioni OH− rilasciati da NaOH reagiscono con gli ioni ammonio NH4+ del sale formando ammoniaca:
NH4+ + OH− → NH3 + H2O
Le moli di NH4+ diminuiscono mentre le moli di NH3 aumentano della stessa quantità di base forte aggiunta.
Calcoliamo le moli di NH3 e di NH4Cl prima dell'aggiunta di NaOH:
mol NH3 = M · V = 0,1 mol/l · 1l = 0,1 mol
mol NH4Cl = M · V = 0,15 mol/l · 1l = 0,15 mol
Calcoliamo le moli di NaOH aggiunte:
mol NaOH = g / Mm = 3 g / (40 g/mol) = 0,075 mol
Dopo l'aggiunta di 0,075 mol di NaOH si ha pertanto:
mol NH4Cl = 0,15 mol - 0,075 mol = 0,075 mol
mol NH3 = 0,1 mol + 0,075 = 0,175 mol
Si ha sempre una soluzione tampone, il cui pH è calcolabile mediante la seguente relazione:
in cui si sono semplificati i volumi della relazione vista in precedenza.
Quindi:
[OH−] = Kb · nb / ns = 1,8 · 10-5 · 0,175 / 0,075 = 4,2 · 10-5 mol/l
da cui:
pOHf = - log [OH−] = - log (4,2 · 10-5) = 4,38
per cui:
pHf = 14 - pOH = 14 - 4,38 = 9,62
Studia con noi