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): = =
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: = ( ) = = = + =
Soluzione di un Acido o di una Base in Acqua + + = = costante di dissociazione acida = = + + = = costante di idrolisi basica = =
Coppia Coniugata Acido-Base + + ; = + + ; = = = =
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.
Acidità e Basicità
Il Calcolo del ph: Soluzione di un Acido + + Inizio: 0 Equilibrio: + ( è [H 3 O + ] = [OH - ] derivante dalla autoprotolisidell acqua) = = +
Il Calcolo del ph: Soluzione di un Acido = = + 1) + 2) Vero se: = < % ; < %
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.
Reazione tra un Acido e una Base + + = = = =
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! + +
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.
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.
Soluzioni Tampone + + Inizio: Equilibrio: + = = +
Soluzioni Tampone = = + Si assume che:, = = =
Soluzioni Tampone = = + Si assume che:, = = =
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. = =,,, =,
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!
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 =
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: < < +
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.
Soluzioni Tampone
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.). 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.
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.
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
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.
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 ( ) ±
Gli Indicatori Acido-Base
Gli Indicatori Acido-Base
Gli Indicatori Acido-Base
Titolazione (A) Nella beuta c è una soluzione di un acido a concentrazione incognita con qualche goccia di un indicatore di ph.
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.
Titolazione (D), il repentino passaggio da un colore all altro segnala che siamo al phdi viraggio e che tutto l acido presente ha reagito.
Titolatore Automatico