Acidi Deboli. Si definisce acido debole un acido con K a < 1 che risulta perciò solo parzialmente dissociato in soluzione. Esempi di acidi deboli:

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1 Acidi Deboli Si definisce cido debole un cido con < 1 che risult perciò solo przilmente dissocito in soluzione. Esempi di cidi deboli: Acido cetico (H OOH) Acido scorbico (vitmin ) Acido cetilslicilico (spirin). 1-4 Acido rbonico H O Ione mmonio NH Dti ottenuti d Hrris Alcune di queste slides riportno mterile gentilmente concesso dl Dr. Vlerio Di Mrco- Dip. Scienze himiche Univ. Pdov 1

2 Determinzione del ph in un soluzione di un cido debole monoprotico L rezione di dissocizione cid è solo przile: (q) H O (solv) H O (q) A (q) In soluzione srnno quindi presenti le specie:, A, H O, OH (dll equilibrio di utoprotolisi). Per conoscere le concentrzioni di queste specie è necessrio trovre un sistem di quttro equzioni che leghino queste incognite: W [OH [H O [OH [HO [ [ [H O Autoprotolisi dell cqu ostnte di equilibrio di dissocizione cid Bilncio di cric Bilncio di mss ( è l concentrzione di cido inizilmente sciolt) Risolvendo questo sistem rispetto [H O (post ugule x) si ottiene un equzione di terzo grdo in quest incognit: x ( ) x [H O x w w x

3 Quest equzione si può risolvere numericmente con un foglio elettronico. Ad esempio se (cido cetico) e.1 M 1e-1 1e-11 5e-11 5e-1 f(x) f(x) -5e-1-5e-11-1e x [H O M ph.9 [OH 1 14 /[H O M [H O [OH M -1e x x.497 [ M

4 E possibile rrivre llo stesso risultto, entro un precisione del 5%, fcendo però un pprossimzione che riduce l equzione precedente d un equzione di secondo grdo. Trscuro [OH nel bilncio di cric dove ppre come termine dditivo, supponendo che si molto piccolo. Rimngono llor solo tre vribili e sono sufficienti tre equzioni: [ A [ A [ A [ H [ H O [ O [ D cui si ottiene un semplice equzione di secondo grdo: [H O x [ H O x x 5 ( ) 5 7 ±

5 Soluzione di un equzione di secondo grdo generic: x bx c x b ± b 4c Mtemticmente l equzione h due soluzioni, di cui un sol però h significto fisico, per cui si sceglie quell con significto fisico (in questo cso quell positiv perché non h significto fisico un concentrzione negtiv) 5

6 Per verificre se l pprossimzione introdott è corrett, si sostituiscono i risultti ottenuti nell equzione pprossimt, e si vlut se il termine trscurto fosse vermente pprossimbile Regol dottt per le pprossimzioni: un termine dditivo A può essere pprossimto rispetto d un ltro termine B se A è minore o ugule l 5% del vlore di B [H O [OH Per esempio, in questo cso [OH è lo.6% rispetto d, quindi l pprossimzione è corrett ommento: l regol del 5% viene dottt in questo corso per dre un stim delle quntità trscurbili. Qundo si lvor in cmpo nlitico l tollernz d imporre dipende d vri fttori (precione richiest, eprciollosità di un sostnz, etc.etc.) e deve essere scelt in modo opportuno. 6

7 E possibile fre un ulteriore pprossimzione: poiché l cido è debole, l equilibrio è spostto verso i regenti, per cui possimo ipotizzre che nche l concentrzione di A si trscurbile come termine dditivo nel bilncio di mss [ A [ A [ H [ [ H O [ O In questo cso: x ph 1 p 1 x log 1 [ H O L pprossimzione di è possibile se (ll incirc) > 1 E comunque v sempre verifict con l regol del 5% 7

8 Rezioni cido-bse Grfico: ph di un c. debole in funzione dell su conc. inizile esempio dell cido cetico ( , p 4.76) 7 >1 <.1 ph½p ph [ O H [ H O 4 Qundo l cido è molto diluito tende essere completmente dissocito D qui in poi, ndmento ph vs. -log è simile quello dell cido forte iò ccde se (circ!) < log p 1 8

9 Perché bsse concentrzioni l cido debole tende essere completmente dissocito? Frzione di dissocizione di un cido debole Si definisce frzione di dissocizione α di un cido debole il rpporto tr l concentrzione di cido dissocito e l concentrzione inizile di cido post in soluzione (concentrzione nlitic) (q) H O (solv) H O (q) A (q) α [ L frzione di dissocizione ument l diminuire dell concentrzione nlitic di cido debole. L frzione di dissocizione è tnto più grnde qunto più grnde è l 9

10 Frzione di dissocizione percentule di un cido debole Spesso l frzione di dissocizione α di un cido viene riportt in mnier percentule, ovvero il vlore di α viene moltiplicto per 1 e indicto con il simbolo % α 1 [ 1 Esempio: Per l cido cetico ( 1.7 x 1-5 M) si considerno le seguenti concentrzioni nlitiche:.1 M, 1 x 1-4 M e 1x1-6 M: Risolvendo con le formule precedenti il problem ll equilibrio si ottiene:.1 M [H O M α.4 1 4% 1

11 11 4% 1.4 M O [H.1 M 5 ± α 94% 1.94 M O [H.1 M 7 ± α

12 Riportndo in grfico i vlori di α in funzione dell concentrzione inizile decrescente per l cido cetico con 1.7x1-5 si ottiene un ndmento crescente, come mostrto nell figur α 1.1 α 4%.1 α 4%.1 α 94% Al diminuire dell concentrzione l cido si dissoci sempre di più, fino risultre completmente dissocito lle bsse concentrzioni come nel cso degli cidi forti [c 1-7 1

13 Effetto dell sul ph di un cido debole in funzione dell su concentrzione inizile L cido con 1 è pochissimo dissocito per (circ) > 1 1 ed è tutto dissocito (è cido forte) per (circ) < 1 4 L cido con 1 7 è pochissimo dissocito per (circ) > 1 5 ed è tutto dissocito (è cido forte) per (circ) < ph pochissimo dissocito tutto dissocito ph pochissimo dissocito tutto dissocito p p 1

14 Rissumendo: lcolo del ph per soluzioni contenenti un cido debole, di cui sono dti l su e l su. Il clcolo è indipendente dll cric dell cido. se (circ) > 1, l cido è pochissimo dissocito, ed è: [H oppure ph 1 p 1 p O se (circ) <.1, l cido è tutto dissocito, cioè si comport d cido forte se è intermedio, l cido è pprezzbilmente m non tutto dissocito. E necessrio risolvere il sistem pprossimndo solo [OH, oppure ricordre l formul: [ H O 4 14

15 Acido debole crico positivmente AH : so tipico: NH 4, ione mmonio, che viene introdotto in soluzione come sle (ssocito d un controione che non dà rezioni cido-bse). Ad esempio, NH 4 l. In generle per un composto generico AHD: AHD (s) AH (q) D (q) AH (q) H O (solv) A (q) H O (q) Supponimo che l concentrzione inizile di AHD si AHD e che AH si un cido debole con costnte di dissocizione. Inoltre D non dà rezione cido bse con l cqu Trscurndo l cqu come solvente, le specie presenti in soluzione sono: H,, [D, [H O, [OH, quindi servono 5 equzioni in 5 incognite: 15

16 W [OH [D [H O [HO H [D H AHD [OH [H O AHD H Bilncio di cric Bilnci di mss Nel bilncio di cric trscuro [OH perché l soluzione srà cid. Ponendo sempre nel bilncio di cric [ AH e [D AHD AHD Si ottiene: E quindi: [HO Se [H Se [H O O > 1 < 1 AHD ± 4 AHD Infine: w [OH [H O H AHD 16

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