Esercizi sulle Reazioni Acido-Base

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1 Insegnmento di himic Generle S I e MT Esercizi sulle Rezioni cido-bse Prof. ttilio itterio Diprtimento MI Giulio Ntt

2 Sistemi cido-bse secondo Lewis :B -B ccettore dtore complesso dtore/ccettore (legme dtivo o di coordinzione) regente elettrofilo regente nucleofilo Rezioni cido-bse secondo Lewis : Formzione di legmi Spostmenti (Rott./Form. legmi) Rezioni nucleofile : B 1 B B B 1 Rezioni elettrofile : 1 B B 1 ttilio itterio

3 Esempi di Rezioni cido-bse secondo Lewis cido Bse ddotto Tipo F F-B :N- [F 3 B N 3 ] F Sle Ione idronio Legme covlente g - : N: [:N g N:] Ione complesso Fe 3 [Fe( ) 6 ] 3 omplesso ctionico BF 3 Fˉ BF 4ˉ omplesso nionico ttilio itterio

4 cidi e Bsi Dissocizione di un cido cido monoprotico generico ˉ [ ] [ ] [] determin l forz dell cido grndi cido forte cidi nitrico, cloridrico, solforico bssi cido debole cidi crbonico, cetico, ipocloroso è normlmente riportto come p p -log ttilio itterio

5 cidi e Bsi Dissocizione di un Bse Bse monoprotic generic B B B b - [B ] [ ] [B] w e b correlte dll w b w p p b p w ttilio itterio

6 Forz cid reltiv di potenzili entri cidi e Bsici in Molecole ) oppi () / ()ˉ cido - Bse coniugt b) oppie 3 N / N / N - cido 1 N N - Bse coniugt 1 N cido - ttilio itterio N Bse coniugt

7 Esercizi Predire i prodotti dell seguente rezione cido-bse: l(q) N(q)? () 3 (q) ˉ(q) (b) N (q) lˉ(q) (c) (l) Nl(q) (d) non si h lcun rezione. Predire i prodotti dell seguente rezione cido-bse: N 3 (q) N 3 (q)? () N (q) N (q) (b) N 4 N 3 (q) (c) N 4 (q) (d) non si h lcun rezione 3. Si mescolno i seguenti regenti in quntità equimolri. Predire se l soluzione risultnte srà cid, bsic, neutr. l(q) N 3 (q)? ttilio itterio

8 Esercizi Predire il p reltivo (>, < o 7) dei seguenti sli: () N P 4 (b) Br (c) Fel 3 (d) N 4 Br (e) NN (f) N 3 P 4 5. Si consideri un soluzione 0.76 M di N 3. Qunto vle [ 3 ], [ˉ], ed il p di quest soluzione? N 3 (q) (q) N 3- (q) [ ] 0.76 M p -log[ ] - log (0.76) 0.1 [ˉ] / M ttilio itterio

9 Esercizi Qul è tr i seguenti l cido più forte? Qul è il più debole? 6. () l 4 (b) l 3 (c) l (d) l (e) F 7. Quli di queste specie è l cido più debole? () l (b) 3 P 4 (c) P - 4 (d) P - 4 (e) N 3 8. Qule dei seguenti è un idrossido metllico nfotero? () (b) B() (c) Pb() (d) Li (e) Mg() 9. Qule sle non è derivto d un cido forte e d un bse forte solubile? () Mgl (b) B(N 3 ) (c) Lil 4 (d) sbr (e) NI ttilio itterio

10 Esercizi Qule dei seguenti è un elettrolit forte? () (b) F (c) F (d) N (e) ( 3 ) 3 N 11. Se w è o, qul è il p dell cqu pur 10 o? () 6.7 (b) 7.00 (c) 7.7 (d) 7.53 (e) nessuno di questi. 1. L [ 3 ] in un soluzione M di B() è: () M (b) M (c) M (d) M (e) M 13. Qul è il p di 500 ml di un soluzione contenente grmmi di ()? () (b) 9.68 (c).96 (d) 3.17 (e) ttilio itterio

11 Rissunto dei lcoli sul p di cidi e Bsi in cqu 11 cidi forti: p log ( ) * cidi deboli: p 1/p 1/log cidi medi: p 1/p 1/log [ ] Bsi forti: oppi Sli o nfolit : ( ) ( ) Bsi deboli: p 7 1/p 1/log b Bsi medie: Soluzioni tmpone: ( ) p 14 log * b ( ) ( ) p 1/p b 1/log b [ ] p p log [ Bse] [ cido] p 1/p 1/p 1 B Dipendenz d e [ ] ( 1 ) ( [ ]) ( b [ ]) ( ) ( b [ ]) [ ] [ ] α α ttilio itterio

12 Esercizi Un soluzione 0.0 M di un cido sconosciuto,, h un p di.67. Qunto vle l costnte di ionizzzione,, per questo cido debole? 15. Qul è il p di un soluzione 0.10 M di cido formico? ( ) 16. Porre i seguenti cidi in ordine di () forz crescente e (b) p crescente. ssumere di vere un soluzione 0.10 M di ogni cido. ) cido 4-chlorobenzoico, l 6 4 p 4.0 b) cido bromocetico, Br p.9 c) ione trimetilmmonio, ( 3 ) 3 N p 9.8 ttilio itterio

13 Esercizio Stbilire il p di un soluzione cquos di cido solforico ( S 4 ) 0.50 M. Risoluzione: S 4 : ID DIPRTI FRTE NELL I STNTE E MEDI-FRTE NELL II : S 4 u S S - 4 S Essendo 1 grnde si può considerre l prim rezione completmente spostt destr. L importnz dell sul p invece deve essere vlutt in relzione ll concentrzione dell cido. Vlgono le relzioni: - W [3 ] [ ] [3 ] [S 4 ] [S 4 ] [S 4] [S 4 ] (bilncio di mss) [ 3 ] [S 4 ] [S 4 ] [ ] (elettroneutrlit') ttilio itterio

14 Esercizio 17 (cont.) 14 r, trscurndo il contributo dell cqu e risolvendo rispetto [ 3 ] si ottiene: ( ) 6 [3 ] Se >> (in questo cso 0.5 M) [ 3 ] 0.5 M cioè l second dissocizione è trscurbile e p - log M se << (per esempio < 10-4 M) [ 3 ] cioè l second dissocizione è pressoché complet. Qundo risult compres tr 10-4 e 0.5 M l concentrzione di 3 v clcolt con l formul qudrtic sopr indict. ttilio itterio

15 Esercizio Qule è il p di un soluzione 0.10 M di cido formico? ( ) Risoluzione: Nel clcolo del p reltivo d cidi deboli vnno considerti i seguenti equilibri simultnei: il sistem srà descritto considerndo l simultne coesistenz di quttro condizioni: [3 ] [ ] [] w [3 ] [ ] [] [ ] bilncio di mss [3 ] [ ] [ ] bilncio di cric D cui combinndo e riordinndo si ottiene: ttilio itterio (elettroneutrlità)

16 Esercizio 18 (cont.) 16 w [3 ] [3 ] [3 ] [3 ] [ ] w 3 Quest equzione generle è spesso semplificbile in ltre d uso più comune qundo il grdo di pprossimzione lo consente. ) per [ 3 ] > 10-6 M il termine che segue può essere pprossimto d [ 3 ] (essendo w /[ 3 ] < 10-8 ) per cui il p si recuper d: [ ] ± 4 [ ] 3 [3 ] 3 b) se fosse nche [ 3 ] << l espressione si semplific ncor in: [ ] 3 3 [ ].37 ttilio itterio

17 Esercizio 18 (cont.) 17 Si può ccertre le ipotesi precedenti nche vlutndo il grdo di dissocizione dell cido debole: quntità dissocit [ ] e, trscurndo [3 ] α α quntità dissocibile l [ 3 ] d M, essendo [] [ - ], sostituendo si h: α α [] [] α [] (1 α) α Inserendo nell, si ottiene: α ( 1 α ) che risolvendo in α divent: 1 α 0 ( 4 ) ttilio itterio

18 Esercizio Determinre il p di un soluzione di cido osslico M, spendo che p e p 4.19 ( p 4). Risoluzione: Sussistono i seguenti equilibri: , m ssumendo di trscurre il secondo, il clcolo del p si potrebbe fre in bse ll sol 1, ponendo [ 3 ] [ 4- ] ( >>10-6 M) : [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 10 [ ] d cui: [ 3 ] [ 4- ] 10-4 M. Inoltre dll si ricv [ 4 - ]: [ ] [ ] 10 [ ] [ 4] Si vede come il 65 % dell cido - - è dissocito. (p tr 4.0 e 3.7). M ttilio itterio

19 Esercizio 0 19 Ricvre l relzione pprossimt p contro l concentrzione del sle ( S ) per il generico cso di idrolisi bsic di un sle di potssio. Risoluzione: Rezioni in gioco: ˉ ˉ i [] [ ] [ ] 3 ˉ w [3 ] [ ] [] considerndo inoltre il bilncio di mss e di cric si h: [][ ] i [ ] w [3 ][ ] s [] [ ] [ ] [3 ] [ ] [ ] [ ] combinndo e riordinndo si h: i w [ ] w s [ ] [ ] - [ ] [ ] ttilio itterio

20 Esercizio 0 (cont.) 0 Essendo [ˉ] >> [ 3 ] si può ssumere, in prim pprossimzione, che il termine w /[ˉ] si trscurbile. Quindi: i [ ] [ ] s d cui, risolvendo in [ˉ], si h: [ ] i[ ] i s 0 Si può introdurre un second pprossimzione se i << ( i s ) (essendo in generle [ˉ] < 1 M). In tl cso il secondo termine può essere trscurto e l equzione si riduce : [ ] i s [ ] i s Pssndo i logritmi si h: 1 1 -log[ ] log log 1 1 s [ ] i p p i p Ricordndo che p p p w e che i w / si conclude: s p 1 p 1 p 1 log 7 1 p 1 log w s s 5 ttilio itterio

21 Esercizio 1 1 Il grfico mostr il risultto dell titolzione di 100 ml di un soluzione M dell'cido debole monoprotico 3 6 con N M. ) Qule è il p prim dell'inizio dell titolzione? b) Qunto vle il p dell'cido? c) Qunto vle il p l punto di equivlenz? d) Dove l soluzione h il mssimo potere tmponnte? p V N /ml ttilio itterio

22 Esercizio Si ggiunge d un soluzione di 80.0 ml di M ( ) un soluzione di N 1.00 M. Stbilire il p dopo le seguenti ggiunte di N. 0.0 ml p 4.8 (soluzione tmpone) b ml p 9.64 (idrolisi del sle) c ml p (eccesso di bse forte) ttilio itterio

23 Esercizio 3 1. Stbilire i centri cidi e bsici (sigm e pi-grec) per il composto: B σ B σ N N 3 S 3 S B σ B π. Stbilire i centri cidi e bsici (sigm e pi-grec) per il composto: 4 centri cidi (-) N N 10 centri bsici sigm (8 e N) Nessun centro cido ne bsico π ttilio itterio

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