In acqua pura o in soluzione acquosa, si ha sempre il seguente equilibrio: + +

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Costanzo Vecchi
7 anni fa
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1 Ionizzazione dell Acqua e ph In acqua pura o in soluzione acquosa, si ha sempre il seguente equilibrio: + + L acqua è una sostanza anfiprotica, cioè può sia donare che accettare protoni (ioni H + ). Costante di equilibrio per la reazione di autoprotolisi dell acqua (a 25 C): = =

2 Ionizzazione dell Acqua e ph Se ne deduce che, in acqua pura: = = è un operatore matematico che opera su una funzione calcolandone il logaritmo negativo in base 10: = ( ) = = = + =

3 Soluzione di un Acido o di una Base in Acqua + + = = costante di dissociazione acida = = + + = = costante di idrolisi basica = =

4 Coppia Coniugata Acido-Base + + ; = + + ; = = = =

5 Coppia Coniugata Acido-Base = = + = = inversamente proporzionale a. Un acido forte ha > 1 ( < 0). Un acido debole ha < 1 ( > 0). In una coppia coniugata acido-base, la forza dell acido è inversamente proporzionale alla forza della base.

6 Acidità e Basicità

7 Il Calcolo del ph: Soluzione di un Acido + + Inizio: 0 Equilibrio: + ( è [H 3 O + ] = [OH - ] derivante dalla autoprotolisidell acqua) = = +

8 Il Calcolo del ph: Soluzione di un Acido = = + 1) + 2) Vero se: = < % ; < %

9 Grado di Dissociazione di un Acido = = + Si definisce grado di dissociazione: %= Maggiore è la forza di un acido, maggiore sarà il suo grado di dissociazione. Diluendo la soluzione di un acido debole il grado di dissociazione aumenta.

10 Reazione tra un Acido e una Base + + = = = =

11 Reazione tra un Acido e una Base In tutti questi casi: Acido Forte vs. Base Forte Acido Forte vs. Base Debole Acido Debole vs. Base Forte = La reazione è completamente spostata a destra! + +

12 Reazione tra un Acido e una Base Acido Devole vs. Base Debole = se La reazione è completamente spostata a destra! = se In questo ultimo caso si deve calcolare la ed eventualmente applicare le procedure per risolvere un normale problema di equilibrio chimico.

13 Soluzioni Tampone Se in una soluzione acquosa sono presenti contemporaneamente: un acido debole ed una sua base coniugata (HClO 2 e ClO 2- ) oppure una base debole ed un suo acido coniugato (NH 3 e NH 4+ ) allora si ha una soluzione tampone. Le soluzioni tampone hanno proprietà chimiche peculiari: Il phnon varia al variare della diluizione. Il phtende a rimanere costante per piccole aggiunte di acidi e basi forti.

14 Soluzioni Tampone + + Inizio: Equilibrio: + = = +

15 Soluzioni Tampone = = + Si assume che:, = = =

16 Soluzioni Tampone = = + Si assume che:, = = =

17 Soluzioni Tampone Esempio: Si calcoli il phdi una soluzione tampone 0,321 M acido acetico (K a = 1,8 x 10-5 ) e 0,281 M acetato di sodio. = =,,, =,

18 Soluzioni Tampone Nella soluzione tampone precedente, si aggiungano 6,25 x 10-3 moli di HCl. L aggiunta di acido forte genera una uguale quantità di acido acetico, consumando una uguale quantità di ione acetato, per cui: = +,, =, ; =, In assenza di tampone il salto di phsarebbe stato 4,8!

19 Soluzioni Tampone Una soluzione tampone minimizza la variazione di phper aggiunta di piccole quantità di acidi o basi, anche forti, purché in quantità piccole rispetto alle specie che costituiscono la soluzione tampone stessa. La forza del tampone è massima quando: = In queste condizioni vale che: = Per tamponare una soluzione ad un dato ph, si usa una coppia acido/base tale per cui la =

20 Soluzioni Tampone Si ha una soluzione tampone quando il rapporto fra le concentrazioni stechiometriche dell acido e della base è compreso tra 0.1 e 10. Queste condizioni valgono quando: < < +

21 Soluzioni Tampone Il phdel sangue è regolato attraverso un complesso meccanismo omeostatico. Dal punto di vista chimico, ad esso concorrono principalmente tre sistemi tampone: H PO +H O HPO +H O H CO +H O HCO +H O proteina H O +ione proteinato Il valore normale del phnel sangue arterioso è 7,41. A valori inferiori a 7,38 e superiori a 7,45, i patologi parlano rispettivamente di acidosi e alcalosi. Valori di phinferiori a 7 e superiori a 7,8 sono incompatibili con la vita.

22 Soluzioni Tampone

23 Titolazione La titolazioneè una operazione il cui scopo è la determinazione del titolo (concentrazione) di una soluzione. Consiste nell aggiungere volumi noti di una soluzione a concentrazione nota di un titolante ad un volume noto di una soluzione a concentrazione ignota. Il titolante deve reagire in modo rapido, completo e con stechiometria ben definita con la sostanza da titolare.

Titolazione A seconda del tipo di reazione ci possono essere diversi tipi di titolazioni (acido-base, ossido-riduzione, complessometrica, precipitazione, ecc.).

24 Titolazione A seconda del tipo di reazione ci possono essere diversi tipi di titolazioni (acido-base, ossido-riduzione, complessometrica, precipitazione, ecc.). Nel caso delle titolazioni acido-base, il titolante è costituito da acidi e basi forti (HCl o NaOH). La sostanza da titolare può essere una base o un acido qualsiasi.

25 Titolazione: Acido Forte Titolato con NaOH prima del punto equivalente il è determinato dalla concentrazione di acido che non ha ancora reagito. al punto equivalente: =, dopo il punto equivalente il è determinato dall eccesso di base.

26 Titolazione: Acido Debole Titolato con NaOH ph=pka Il ph iniziale è maggiore che nel caso dell acido forte. Per concentrazioni confrontabili di HA e A - si ha una soluzione tampone. Per [HA] = [A - ] si ha ph= pka

27 Titolazione: Acido Debole Titolato con NaOH ph=pka Al punto equivalente tutto HA si è trasformato in A - ; il phdel punto equivalente è quindi determinato dalla reazione di idrolisi della base coniugata in acqua (in questo caso ph> 7). Dopo il punto equivalente la situazione è analoga a quella di un acido forte e il phè determinato dall eccesso di base forte.

28 Gli Indicatori Acido-Base Un indicatoreè una sostanza (acido o base debole) che cambia colore tra la sua forma acida e quella basica. + + L intervallo di viraggio (cambiamento di colore) dell indicatore si ricava considerando che: = ( ) ed è compreso fra ( ) / e ( ) cioè ( ) ±

29 Gli Indicatori Acido-Base

30 Gli Indicatori Acido-Base

31 Gli Indicatori Acido-Base

32 Titolazione (A) Nella beuta c è una soluzione di un acido a concentrazione incognita con qualche goccia di un indicatore di ph.

33 Titolazione (B e C) Si fa scendere lentamente dalla buretta la soluzione di base, che reagisce con l acido, ma il colore della soluzione non cambia.

34 Titolazione (D), il repentino passaggio da un colore all altro segnala che siamo al phdi viraggio e che tutto l acido presente ha reagito.

35 Titolatore Automatico

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