Come calcolare il pH in una titolazione acido-base
Nei laboratori di chimica analitica, è fondamentale calcolare il valore del pH durante una titolazione per tracciare una curva precisa. Uno dei parametri richiesti è il pH iniziale, misurato prima dell’aggiunta del titolante. Questo valore dipende dalla concentrazione dell’acido debole e dalla sua costante di equilibrio.
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Prima del punto equivalente, la concentrazione dell’acido diminuisce mentre quella della base coniugata aumenta. In questo contesto, il pH può essere determinato utilizzando l’equazione di Henderson-Hasselbalch, poiché si crea una soluzione tampone.
Al punto equivalente, dove le moli di base sono uguali alle moli di acido debole, l’acido si è completamente trasformato nella sua base coniugata. In questa fase, il calcolo del pH segue il principio dell’idrolisi, con il pH che risulta maggiore di 7.
Dopo il punto equivalente, le moli di base aggiunta superano quelle dell’acido iniziale. È possibile calcolare le moli di base in eccesso considerando la differenza tra le due quantità. Con queste informazioni e il volume totale, si possono determinare la concentrazione degli ioni OH- e calcolare il pH e il pOH della soluzione.
Costruzione della curva di titolazione
Per tracciare la curva di titolazione tra l’acido nitroso e l’idrossido di sodio, si possono calcolare i valori di pH dopo l’aggiunta di 0.00, 15.00, 25.00, 50.00 e 55.00 mL di NaOH 0.100 M durante una titolazione di 50.00 mL di HNO2 (Kα = 7.1 · 10^-4) 0.100 M.
– 0.00 mL:
Il pH può essere calcolato come pH = 2.1.
– 15.00 mL:
Dopo i calcoli, il pH risultante è di 2.7.
– 25.00 mL:
Eseguendo i calcoli, si ottiene un pH di 3.1.
Questi calcoli consentono di tracciare in modo accurato la curva di titolazione e comprendere meglio il comportamento di una soluzione acido-base durante il processo.
Il calcolo del pH in una titolazione acido-base
In una titolazione acido-base, il pH della soluzione viene calcolato in base al volume e alla concentrazione dei reagenti coinvolti nel processo. Vediamo come eseguire il calcolo del pH in due punti diversi di una titolazione acido-base.
Punto equivalente
Quando si raggiunge il punto equivalente in una titolazione acido-base, l’acido viene completamente neutralizzato e si forma l’anione corrispondente. Supponiamo di avere 50,00 mL di HNO2 e di NaOH con una concentrazione di 0,100 M. Dopo la reazione, otteniamo un volume totale di 100,00 mL.
A questo punto, calcoliamo la concentrazione dell’anione nitrito NO2-:
[NO2-] = 0,00500 mol / 0,100 L = 0,0500 M
L’anione nitrito idrolizza secondo l’equilibrio:
NO2- + H2O ⇌ HNO2 + OH-
All’equilibrio, le concentrazioni di HNO2 e OH- sono entrambe indicate con x, mentre la concentrazione di NO2- è 0,0500-x.
La costante di dissociazione basica Kb è calcolata come Kwb/Ka, che corrisponde a 1,4 · 10-11. Risolvendo l’equazione, otteniamo x = [OH-] = 8,4 · 10-7 M.
Variazione del pH con l’aggiunta di NaOH
Supponiamo ora di avere 55,00 mL di HNO2 e di aggiungere 0,00550 mol di NaOH. Dopo la reazione, otteniamo un eccesso di 0,00050 mol di ioni OH-. Il volume totale diventa 105,0 mL.
Calcolando la nuova concentrazione di OH- otteniamo:
[OH-] = 0,00050 mol / 0,105 L = 0,00476 M
Il pH corrispondente a questa variazione è calcolato come pOH = -log 0,00476 = 2,3, da cui pH = 14-2,3 = 11,7.
La curva di titolazione
La curva di titolazione rappresenta graficamente il pH in funzione del volume di NaOH aggiunto. Questa curva varia a seconda della concentrazione iniziale dell’acido e della sua costante di dissociazione. Di solito, assume un andamento simile a quello mostrato nell’immagine qui sotto:
[Curva di titolazione acido debole con base forte](https://chimica.today/wp-content/uploads/2020/05/Titration_of_weak_acid_with_strong_base-1.png)
Essa evidenzia come il pH varia durante il processo di titolazione acido-base in funzione del volume di reagente aggiunto.
