Un tampone ammoniacale è composto da ammoniaca, una base debole, e dal suo acido coniugato, lo ione ammonio NH4+. Questo sistema consente di mantenere costante il pH in presenza di piccole quantità di acidi o basi forti. Per la preparazione di soluzioni tampone in laboratorio, è essenziale che i componenti siano di alta purezza e stabili nel tempo, evitando reazioni come l’ossidazione.
Condizioni di preparazione del tampone ammoniacale
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Una soluzione tampone agisce efficacemente quando le concentrazioni dei suoi componenti sono praticamente uguali. Nel caso di un tampone ammoniacale, è necessario che la concentrazione di NH3 sia simile a quella di NH4+. Inoltre, il pOH della soluzione non deve discostarsi di più di un’unità dal pKb dell’ammoniaca.
Preparazione di un tampone ammoniacale a pH 10
La necessità di un tampone ammoniacale a pH 10 è comune in titolazioni complessometriche, dove si utilizzano complessi determinati con l’EDTA. La disponibilità di forme ioniche dell’EDTA varia a seconda del pH: la forma H4Y è predominante a pH inferiori a 3, mentre a pH 10 e superiori prevale Y4–.
Per la preparazione del tampone ammoniacale a pH 10, si applica l’equazione di Henderson-Hasselbalch. Il pKb dell’ammoniaca è calcolato come segue:
pKb = -log Kb = -log(1.77 · 10^-5) = 4.75.
Per un pH di 10, il valore di pOH è 4, portando a:
4 = 4.75 + log [NH4+]/[NH3].
Dallo sviluppo di questa equazione si ricava il rapporto tra NH4+ e NH3.
Preparazione della soluzione di ammoniaca
Per una soluzione di ammoniaca al 30% m/m, con una densità di 0.892 g/mL, si calcola che 30 g di NH3 corrispondono a 1.76 mol. Utilizzando la densità, il volume corrispondente a 100 g di soluzione ammoniacale è 112 mL. Con questa informazione, la molarità della soluzione è determinata e si procede a calcolare il volume necessario per ottenere 0.5 moli di ammoniaca.
Infine, per la preparazione del tampone ammoniacale, è necessario sciogliere 4.76 g di cloruro di ammonio in acqua distillata, aggiungere 31.8 mL della soluzione concentrata di ammoniaca e portare il tutto a volume in un matraccio da 500 mL.
