Le soluzioni tampone sono soluzioni di un acido debole e del suo sale, oppure di una base debole e del suo sale.

Perché sono interessanti le soluzioni tampone ?

Le soluzioni tampone sono interessanti, perché aggiungendo piccole dosi di acidi forti o basi forti, non si modifica sostanzialmente il pH.

Qual’è il limite delle soluzioni tampone ?

Le soluzioni tampone devono essere:

1° in quantità elevate,

2° il rapporto dell’acido debole e del suo sale o il rapporto della base debole e del suo sale sia prossimo a uno, cioè siano in quantità uguali.

Vediamo un tampone particolare

Il tampone sodio acetato e acido acetico:

L’acetato di sodio è il sale dell’acido acetico.

L’acido acetico è un acido debole, infatti la sua costante di dissociazione acida è 1,76 x 10^-5.

L’acetato CH3COO- è la base coniugata forte dell’ac.acetico CH3COOH.

Il sodio acetato in acqua si discioglie completamente in acetato CH3COO- e sodio.

L’acido acetico è un ac.debole, per cui in soluzione si dissocia solo parzialmente, nella misura prevista dalla sua costante di dissociazione: 1,76 x 10^-5

La reazione di dissociazione è CH3COOH e H2O >< CH3COO- e H+.

Le moli disciolte di CH3COOH le troveremo pari pari in moli di CH3COO- e H+.

Un semplice equilibrio acido base non è una soluzione tampone

Se metto in soluzione un acido debole, CH3COOH, si dissocia solo una parte di acido, per cui alla fine della reazione l’acido debole è molto molto più presente della sua base coniugata, CH3COO-.

Questa soluzione non rispetta il 2° punto della definizione di tampone,

infatti le concentrazioni di CH3COOH e CH3COO- devono essere simili.

Com’è fatta una soluzione tampone concretamente

Se le concentrazioni di CH3COOH e CH3COO- devono essere simili, costruiremo un tampone prendendo le stesse quantità della coppia: ad esempio 0,2 M di CH3COOH e 0,2 M di CH3COO-.

Un acido debole tampona piccole dosi di base forte

Un tampone di un acido debole tampona una base forte, es il CH3COOH-CH3COO- tampona piccole aggiunte di NaOH.

Calcoliamo la piccola quantità di base forte tamponabile

Es in una soluzione tampone vogliamo che il pH sia 4,10, quanta base forte possiamo aggiungere ?

Se a una soluzione tampone di 500 ml di un acido debole Ka= 10^-5, similmente all’acido acetico, concentrazione 0,2 M, quanta NaOH dovrò aggiungere per avere pH 4,1 ?

La reazione acido debole del tampone con la base forte

acido debole + base forte > base coniugata + forte ione metallico + H2O
CH3COOH + NaOH > CH3COO- + Na+ + H2O

L’esito è un sale

L’esito della reazione è un sale di sodio: CH3COONa

Calcoliamo le moli di acido debole all’inizio

Soluzione di 500 ml di un acido debole 0,2 M = 0,500 l x 0,2 = 0,1 moli di acido debole CH3COOH

Determino la concentrazione di H+ dal pH

Il problema mi dice che il pH è 4,1

[H+] = 10^-4,1

questa è la concentrazione d’arrivo dopo l’aggiunta di NaOH.

[H+] =

10^-4,10 = 10^-5 . (0,1 – X )

10^-4,10 X = 10^-5 . 0,1 – 10^-5 X

10^-4,10 X = 10^-6 – 10^-5 X

10^-4,10 X + 10^-5 X = – 10^-6

X ( 10^-4,10 + 10^-5 ) = – 10^-6

X = – 10^-6 / 8,94 . 10^-5 = 0,01118 moli di idrossido OH-

Quindi sono anche le moli di NaOH necessarie per mantenere il pH a 4,1

Quanta base forte è necessaria per avere il pH a 4,1

0,01118 moli di NaOH x p.m. NaOH (30 + 16 + 1) = 0,52 grammi di Soda caustica !!!