Uso della Kb per determinare le concentrazione delle molecole in una soluzione basica
Dal Kb alle concentrazioni di reagenti e prodotti
Reazione: NH3 + H2O >< NH4+ + OH-
Da una mole di ammoniaca si forma una mole di ammonio e una mole di ioni OH-, hanno tutti lo stesso indice stechiometrico: 1.
La Kb all’equilibrio dell’ammoniaca si trova nelle tabelle delle basi deboli: 1,8 x 10^-5.
il pH di una mole di ammoniaca in 500 ml di soluzione
In mezzo litro d’acqua vengono aggiunte 1 mole di ammoniaca,
perciò la soluzione è 2 M di NH3.
Calcoliamo le concentrazioni all’equilibrio di ammoniaca NH3 e ammonio NH4+.
base debole | acido coniugato forte | |||
ammoniaca | acqua | ammonio | H+ | |
inizio | 2 | n.s.c. | 0 | 0 |
variazione | – X | + X | +X | |
finale | 2 – X | X | X |
(n.s.c. l’acqua non si considera)
Ka = [base coniugata forte] x [H+] / [acido debole]
1,8 x 10^-5 = [X] x [X] / [2-X]
(1,8 x 10^-5) x (2-X) = X^2
3,6 x 10^-5 – (1,8 x 10^-5) X = X^2
riordinando ci troviamo con una equazione di 2° grado:
-X^2 – (1,8 x 10^-5) X + 3,6 x 10^-5 = 0
X^2 + (1,8 x 10^-5) X – 3,6 x 10^-5 = 0
Scarto il valore negativo e trattengo solo il valore positivo.
X = 1,8 . 10^-5 + RDQ 3 x 10^-10 + (4 x 3,6 x 10^-5 ) /2
X = RDQ 1,4 x 10^-4
X = 1,18 . 10^-2 /2
X = 5,9 X 10 ^-3 è la variazione
Trovata la X la inserisco nella tabella di partenza, così ottengo le concentrazioni al raggiungimento dell’equilibrio di base e acido coniugato e OH-.
Calcolo la concentrazione di ammoniaca non dissociata e dei prodotti
base debole | acido coniugato forte | |||
ammoniaca | acqua | ammonio | OH- | |
finale | 2 – X | X | X | |
2 – 5,9 X 10 ^-3 | 5,9 X 10 ^-3 | 5,9 X 10 ^-3 | ||
1,9941 | 5,9 X 10 ^-3 | 5,9 X 10 ^-3 |
(n.s.c. l’acqua non si considera)
L’ammoniaca è cambiata poco, quel poco di ammonio che s’è formato cederà facilmente il protone acquisito, per tale ragione l’ammonio è un acido coniugato forte.
Calcolo del pOH dalla concentrazione di ioni OH-
Giacchè il coefficiente stechiometrico è 1 anche per gli ioni OH- prodotti, questa valore di X è anche la concentrazione molare di OH-
Il pOH- è il logaritmo negativo della concentrazione di ioni OH-
pOH = -log ( 5,9 X 10 ^-3 ) = 2,23
Calcolo del pH dal pOH
pH = 14 – pOH = 14 – 2,23 = 11,77
Semplificare i calcoli


pOH = -log 6 x 10^-3 = 2,22
pH = 14 – pOH = 14 – 2,22 = 11,78