1) Sciogliete 3.00 mg di cido borico (PM 61.8; 5.81 10-10 ) in 500.0 ml di cqu dentro un mtrccio d 5.0 L, e portte volume. Che ph h l soluzione che vete preprto? L prim cos d fre è clcolre l concentrzione formle di H BO dopo dissoluzione nel m trccio d 5.0 L: 3 3.0 10 5 mol H3BO 3.85 10 61.8 L concentrzione formle di H BO nel mtrccio d 5.0 L è:.85 10 5.0 3 3 5 6 FH BO 9.709 10 M 3 3 3 3 A questo punto è il momento di clcolre il ph dell soluzione di un cido debole, ricordndo che l'cido borico è un cido MOLTO debole. 1
3 3 3 H BO H BO H L'equilibrio di interesse è quello rppr esentto sopr. Dl m om ento che l'cido borico è un cido molto debole, non sim o utorizzti trscurre il contributo ll'cidità dell soluzione dto dl prodotto ionico dell'cqu: 3 3 3 H BO H BO H F- x x 1.0 10-7 x -7 x 1.0 10 x - 7 x 1.0 10 x F 0 F- x x - 7-7 1.0 10 1.0 10 F.010 10-8 - 7-7 H x 1.0 10 1.01 10 ph log H 6. 85 Om ettendo il contributo del prodotto ion ico dell'cqu di srebbe ottenuto un ph di 7.16, chirmente sbglito dl mom ento che, per qunto debole, l dissoluzione di un cido non può dr luogo un ph bsico.
1b) Se un soluzione 0.10 M di un bse h ph 9.8, che b h l bse? Se indichimo l bse come B: B H O b BH OH Ponendo OH x e sostituendo nell'espressione di b : x b F x In reltà in quest espressione si x che F sono note, mentre voglimo conoscere ; pertnto sostituimo x e F i vlori che conoscimo dl testo del problem: ph 9.8 poh.7 10.7 b.7 0.10 10 3.63 10 9 b 3
Descrivete nel modo più dettglito e completo possibile il procedimento sperimentle che utilizzereste in lbortorio per ccertrvi che un miscel di frmci inorgnici in vostro possesso si effettivmente costituit d sodio fosfto e clcio bromuro. Commentre l solubilità in cqu di quest miscel e i procedimenti di seprzione. Per ciscun sggio di riconoscimento, è necessrio riportre l rezione chimic correttmente bilncit CONFERMA L miscel non è completmente solubile in cqu (il clcio fosfto è poco solubile); si scioglie in cido senz effervescenz. Per confermre l presenz degli ioni fosfto si scioglie l miscel in cido nitrico ed effettuo il sggio con il rettivo molibdico. Per confermre l presenz degli ioni bromuro, si scioglie in cido nitrico e si ggiunge un soluzione di rgento nitrto per ottenere l precipitzione del bromuro di rgento (solubilità in mmonic). NB nche il fosfto di rgento è poco solubile in cqu, m è solubile in cido. Per gli ioni clcio, ll soluzione ottenut cidificndo con cido cetico si ggiunge cido solforico concentrto ottenendo un precipitto binco insolubile in cido. Per confermre l presenz degli ioni sodio si effettu il sggio ll fimm.
SEPARAZIONE Si solubilizz un liquot di sostnz con cido nitrico e si seprno i fosfti con il rettivo molibdico. All soluzione rimst si ggiunge un soluzione di solfto di sodio e si precipit il solfto di clcio. All soluzione rimst si ggiunge un soluzione di nitrto di rgento e si seprno i bromuri.
CO 3, BCl RICONOSCIMENTO (CONFERMA) Provo sciogliere il cmpione in cqu e osservo l presenz di un solido binco solubile in cido con effervescenz. Effettuo il sggio con l pprecchio due bolle per confermre i crbonti. Per confermre l presenz degli ioni potssio, dopo ver solubilizzto l miscel (cido cetico o cido cloridrico) ggiungo l soluzione di sodio cobltinitrito per ottenere un precipitto gillo/rncio. Per confermre l presenz degli ioni cloruro, dopo ver solubilizzto l miscel (cido nitrico) ggiungo l soluzione di rgento nitrto: il precipitto binco è solubile in mmonic diluit; per conferm effettuo il sggio con l cqu di cloro che dà esito negtivo. Per confermre l presenz degli ioni brio, dopo ver solubilizzto l miscel (cido cetico o cido cloridrico) ggiungo l soluzione di sodio solfto per ottenere un precipitto binco. 6
SEPARAZIONE Acidifico con CH 3 COOH e isolo il crbonto nell pprecchio due bolle Per ggiunt di un soluzione preprt di fresco di sodio cobltinitrito si ottiene l formzione di un ppt gillo-rncio di potssio/sodio cobltinitrito (Acidifico con HNO 3 e) ggiungo AgNO 3 per precipitre AgCl solubile in NH 3 diluit Aggiungo N SO (in soluzione cquos) e precipito BSO insolubile (l soluzione è già cid)
Anlisi dei Frmci I - Mod. 1 1c) Clcolre le concentrzioni delle specie ll equilibrio in un soluzione.70 10 - M di cido solforico. L cido solforico è un cido diprotico l cui prim dissocizione è complet, mentre l costnte dell second dissocizione è 1.0 10 -. I due equilibri di dissocizione dell'cido solforico sono i seguenti: H SO H HSO HSO H SO Il primo equilibrio è completmente spostto verso destr, mentre l secondo Volendo clcolre l concentrzione di ioni H generti dl secondo H, H è ssocit l costnte di equilibrio. equilibrio, è necessrio tenere in considerzione l concentrzione di ioni F, dovuti l primo equilibrio di dissocizione, pri F, poiché l prim dissocizione è complet. Dto che per ogni ione H si form uno ione HSO, nche F F. HSO H SO Quindi, ponendo H x e sotituendo nell'espressione dell : ( F ) H SO H HSO F HSO x x x H SO 5
Anlisi dei Frmci I - Mod. 1 ( x.70 10 ).70 10 ( ) x.70 10 x.70 10 0 SO ( ) ( ).70 10.70 10.70 10 x ( ) 5.90 10 5.90 10.70 1.0 10 8.37 10 3 HSO F x. HSO x x 8.37 10 M 70 10 3 8.37 10 H.70 10 8.37 10 3 F x HSO 3.86 10 M 5.5 10 M H SO 0 perché l su dissocizione è complet. 3 6
Anlisi dei Frmci I - Mod. 1 1c) Trovre il ph di un soluzione tmpone preprt mescolndo 0.500 L di un soluzione 0.300 M di N SO con 0.00 L di un soluzione 0.350 M di NHSO. Che ph si ottiene dopo diluizione di quest soluzione un volume finle di.00 L? ( H SO 1.0 10 - )? 0.500 0.300 0.900 0.00 0.350 SO HSO 0.167 M 0.156 M 0.900 Trovre il ph dell soluzione pplicndo l'equzione di Henderson-Hsselblch, - dl momento che lo ione HSO h un di 1.0 10, non è del tutto pproprito in qunto, sebbene in presenz dell su bse coniugt SO, l su dissocizione non può essere considert con certezz trscurbile. Meglio quindi ricorrere un trttmento più rigoroso dell'equilibrio di dissocizione HSO H SO Ponendo H x, si ricv fcilmente dll'espressione dell : H SO x HSO F HSO ( F x SO ) x
Anlisi dei Frmci I - Mod. 1 ( F ) F SO HSO 0 ( ) ( ) x x F F F SO SO HSO x ( ) ( ) ( ) ( 1) 0.167 1.0 10 0.167 1.0 10 0.156 1.0 10 9.90 10 3 3 Quindi H 9.90 10 ph log 9.90 10.00 Applicndo l'equzione di Henderson-Hsselblch trscurndo l dissocizione di HSO si srebbe ottenuto: SO 0.167 ph p log log ( 1.0 10 ) log 1.95 HSO 0.156 Il risultto conferm che non simo utorizzti trscurre l dissocizione di HSO. Diluendo.00 L le nuove concentrzioni delle specie SO e HSO diventno: 0.300 0.500.00 0.350 0.00.00 SO HSO 0.0750 M 0.0700 M 3 5
Anlisi dei Frmci I - Mod. 1 ( ) Sostituendo questi vlori nell 1, si trov ( ) ( ) 0.0750 1.0 10 0.0750 1.0 10 0.0700 1.0 10 x 8.77 10 ( ) 3 3 Quindi H 8.77 10 ph log 8.77 10. 06 Applicndo l'equzione di Henderson-Hsselblch trscurndo l dissocizione di HSO si srebbe ottenuto nuovmente ph 1.95, indipendente dll diluizione, cos che non è del tutto corrett. 3 6
Anlisi dei Frmci I - Mod. 1 Ricorderete che, poiché nelle soluzioni tmpone il grdo di dissocizione dell specie cid e quello di ssocizione dell specie bsic sono molto bssi, bbimo ftto l'ipotesi che F. A A e FHA HA Qundo si usno soluzioni molto diluite, oppure vlori estremi di ph, quest ipotesi non è più verifict, e non bisognerebbe quindi usre l'equzione di Henderson-Hsselblch per clcolre il ph dell soluzione tmpone. Vedimo l'esempio di un tmpone 0.01 M in HA e NA, con p (HA).00: HA H A H A 1.0 10 HA (61) bilncio di cric: H N A OH (6) bilncio di mss: FHA F HA A A (63) Limiti dell'equzione di Henderson-Hsselblch 7
Anlisi dei Frmci I - Mod. 1 Poiché N F, l'equzione (6) si può rirrngire dre l (6): A A F H OH A (6) e quindi dll'equzione (63) si ricv l (65): HA F H OH HA (65) Se l soluzione h un ph < 6 o > 8, si può trscurre rispettivmente OH o H, e sostituire nell'espressione dell : ( ) ( A ) H A H F H HA F H HA H F H A FHA 0 ( ) ( ) F ± F F A A HA H ( ) 0.000± 0.000 10 3.1 10 ph.38 mentre imponendo A ph p log HA F [ ] F A e F A HA HA A p log.00 F HA Limiti dell'equzione di Henderson-Hsselblch 8