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 deboleacido coniugato forte
ammoniacaacquaammonioH+
inizio2n.s.c.00
variazione– X+ X+X
finale2 – XXX

(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

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 deboleacido coniugato forte
ammoniacaacquaammonioOH-
finale2 – XXX
2 – 5,9 X 10 ^-35,9 X 10 ^-35,9 X 10 ^-3
1,99415,9 X 10 ^-35,9 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

OH- = X = rdq ((1,8 x 10^-5) x 2) = 6 x 10^-3

pOH = -log 6 x 10^-3 = 2,22

pH = 14 – pOH = 14 – 2,22 = 11,78