PON C4 "LE SCIENZE IN GARA!"

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Dorotea Bernasconi
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1 PON C4 "LE SCIENZE IN GARA!" Approfondimenti di Chimica e Biologia: ph, poh, soluzioni tampone, acidi monoprotici e poliprotici, acido acetico, acetati, ammine, ammidi. prof. Ciro Formica

2 Calcolo della concentrazione di H + e OH - di acidi e basi poliprotiche (che liberano più di un H + e OH - ) Es. 1 H 2 SO 4 (aq) concentraz. 0,005M (5*10-3 M) Calcola H+ e ph L acido solforico è molto forte e all equilibrio risulterà interamente ionizzato (è un composto polare): H 2 SO 4 (aq) 2H SO 4 inizio 5*10-3 M 0 0 equilibrio 0 2*5*10-3 M = 10-2 M 5*10-3 M ph = -log 10-2 = -log 0,01 = 2 Es. 2 Ca(OH) 2 (aq) concentrazione 0,001M (10-3 M) Calcola OH-, poh e ph L'idrossido di calcio è una base molto forte e all equilibrio risulterà interamente dissociata: Ca(OH) 2 (aq) Ca OH - inizio 10-3 M 0 0 equilibrio M 2*10-3 M poh = -log(2*10-3 ) = 2,70 ph = 14-pOH = 11,30 ATTENZIONE! Negli acidi e le basi poliprotiche -che liberano più H + e OH - - si moltiplicano le moli per il numero di H + e OH - Calcolo della concentrazione di H + o OH - di acidi/basi forti di cui sia noto il ph Es. 3 NaOH(aq) calcola la massa di NaOH contenuta in 250 ml di una soluzione a ph=12 [H+]=10 -ph = [OH-]=Kw/[H + ] [OH-]=10-14 /10-12 =10-2 NaOH(aq) Na + + OH - inizio 10-2 M 0 0 equilibrio M 10-2 M 250 ml=0,25l n=0,25*0,01=0,0025 mol

3 m=mol*mm m=0,0025*40= 0,1g Calcolo del ph o poh di una soluzione tampone Es. 4 Calcolo del ph di una soluzione tampone ottenuta mescolando 75 ml CH 3 COOH 0,01 M+ 25 ml NaOH 0,01 M. Ka = 1,8*10-5 reazione: CH 3 COOH + NaOH CH 3 COONa + H 2 O idrolisi del sale: CH H + 3 COONa CH 3 COO - + Il tampone è formato da un acido debole (CH 3 COOH) e un suo sale di base forte, l'acetato di sodio CH 3 COONa. Poiché l'acetato di sodio si idrolizza completamente, la sua concentrazione Cs è identica a quella dell'anione acetato CH 3 COO - calcolo volumi: 75 ml = 0,075 L; 25 ml = 0,025 L. Vtot=0,1 L moli CH 3 COOH iniziali= = 7, CH 3 COONa CH 3 COO - + H + l'acetato di sodio si dissocia liberando anioni acetato, la cui concentrazione corrisponde a quella del sale di provenienza (Cs) = 2, moli CH 3 COONa formate= = 2, CH 3 COOH CH 3 COO - + H+ moli CH 3 COOH che non hanno reagito= 7,5-2,5= l'acido etanoico (acetico) si ionizza (è polare) liberando solo un catione H + poiché è un acido MONOPROTICO [CH 3 COOH] = / 0,1 = = 0,005 M Ca [CH 3 COO - ] = 2,5 10-4/ 0,1 = 2, = 0,0025 M Cs Dalla eq. Di Henderson- Hasselbalch si ricava: ph = pka + log Cs/Ca dove pka = -log (1,8*10-5 ) = 4,75 ph = 4,75+ log 0,0025/0,005 = 4,45 Si noti che se Cs=Ca, il rapporto Cs/Ca=1; log1=0 quindi ph = pk

4 Es. 5 Calcolo del poh di una soluzione tampone ottenuta mescolando 100 ml NH 3 0,001 M+ 150 ml NH 4 Cl 0,001 M. Kb = 1,8*10-5 NH 3 + H 2 O NH 4 OH base debole Il tampone è formato da una base debole (NH 4 OH) e un suo sale di acido forte (NH 4 Cl). Poiché il cloruro d'ammonio NH 4 Cl si idrolizza completamente la sua concentrazione Cs sarà identica a quella del catione ammonio NH 4 + calcolo volumi: 100 ml = 0,1 L; 150 ml = 0,15 L. Vtot=0,25 L moli NH 4 OH= = NH 4 Cl NH 4 + il cloruro di ammonio si dissocia liberando cationi ammonio, la cui concentrazione corrisponde a quella del sale di provenienza Cs = 0,0006 = Cl - moli NH 4 Cl= = 1, [NH 4 OH] = /0,25 = 0,0004 M Cb [NH 4 + ]= 1, /0,25 = 0,0006 M Cs Dalla eq. Di Henderson- Hasselbalch si ricava: poh = pkb + log Cs/Cb dove pkb = -log (1,8*10-5 ) = 4,75 poh = 4,75+ log 0,0006/0,0004 = 4,92 ph = 14-4,92 = 9,07 Si noti che se Cs=Cb, il rapporto Cs/Cb=1; log1=0 quindi ph = pk

5 Approfondimenti di chimica organica e biochimica CH 3 COOH CH 3 COO - + H+ l'acido etanoico (acetico) si ionizza (è polare) liberando solo un catione H + poiché è un acido MONOPROTICO CH 3 COOH + CH 3 CH 2 NH 2 CH 3- CO-NH 2 + CH 3 CH 2 -OH Dalla reazione tra acido etanoico (acetico) e un'ammina (etanammina) si forma un'ammide (etanammide o acetammide) il cui gruppo funzionale è evidenziato in rosso, e un alcol (etanolo) AMMIDI: la struttura di questa classe di composti organici deriva da quella degli acidi carbossilici in cui, al posto dell OH del gruppo carbossilico, è legato un gruppo -N-H 2 (ammidi primarie): R-CO-NH 2. Ammidi secondarie: R-CO-NHR, terziarie: R-CO-NR 2. AMMIDI: l'urea è una particolare ammide: NH 2 -CO-NH 2 : è dotata di 2 gruppi amminici primarie: R-NH 2 secondarie: R-NH-R' terziarie: R-N- (R')-R" ammonio quaternario: R 4 -N + AMMINE: questa classe di composti organici deriva principalmente dalla reazione tra un alogenuro alchilico (o aromatico) e l'ammoniaca NH 3 : CH 3 -Cl + NH 3 --> CH 3 -NH 2 + HCl proprietà delle AMMINE: aono in massima parte dovute al doppietto elettronico dell'azoto (electron pair) non condiviso: 1- solubilità in acqua formano legami a idrogeno 2- basicità: in acqua liberano OH - R-NH 2 + H 2 O --> R-NH OH - La basicità decresce dalle terziarie (le più alcaline) alle secondarie alle primarie all'ammoniaca 3- punto di ebollizione più alto dei corrispondenti alcani ma più basso degli alcoli 4- proprietà nucleofile formano legami a idrogeno l'electron pair (doppietto di non legame) si rende disponibile per altri composti

6 Sono ammine numerosi composti dotati di attività biologica: DOPAMINA, ADRENALINA, SEROTONINA ecc.

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