Esercizi svolti sugli acidi poliprotici
Gli acidi poliprotici sono acidi con almeno due protoni che rilasciano in successione durante reazioni di equilibrio e presentano almeno due costanti di equilibrio. Esempi di acidi poliprotici includono l’acido citrico, l’acido arsenico e l’acido fosforico.
Il
calcolo del pH e delle concentrazioni delle specie in soluzione
in una soluzione di acido fosforico 0.100 M può essere eseguito considerando le costanti di equilibrio note: Ka1 = 7.5 · 10-3; Ka2 = 6.2 · 10-8; Ka3 = 1.0 · 10-12.Partendo dal primo equilibrio di dissociazione, con l’equazione H3PO4 + H2O ⇌ H2PO4– + H3O+, possiamo costruire un I.C.E. chart (Initial Change Equilibrium) per trovare le concentrazioni in equilibrio.
Il secondo equilibrio di dissociazione, H2PO4– + H2O ⇌ HPO42- + H3O+, può essere analizzato con un altro I.C.E. chart tenendo conto delle concentrazioni derivanti dal primo equilibrio.
Infine, considerando la terza dissociazione, HPO42- + H2O ⇌ PO43- + H3O+, è possibile costruire un I.C.E. chart basato sulle concentrazioni ottenute dal secondo equilibrio.
Utilizzando le costanti di equilibrio e le equazioni pertinenti, è possibile calcolare le concentrazioni [H3PO4], [H2PO4–], [HPO42-] e [H3O+] per determinare il pH e le concentrazioni di tutte le specie in soluzione.
Questi esercizi sulla risoluzione di equilibri acidi poliprotici forniscono un’utile pratica per comprendere come calcolare pH e concentrazioni di specie in soluzione per acidi che rilasciano più di un protone.Calcolo del pH e delle concentrazioni dei composti chimici in soluzione
Nel primo caso, consideriamo l’equilibrio di dissociazione del composto H3PO4 e costruiamo una tabella di I.C.E. per determinare le concentrazioni all’equilibrio dei reagenti. Applicando l’equazione di equilibrio, otteniamo il valore di z e le concentrazioni degli ioni coinvolti.
Nel secondo caso, la soluzione è ottenuta mescolando H3PO4 e NaH2PO4 e portata a un volume di 1.0 L. Considerando il primo e il secondo equilibrio di dissociazione, determiniamo le concentrazioni delle diverse specie in soluzione. Utilizzando l’equazione di equilibrio, risolviamo le concentrazioni al fine di calcolare il pH della soluzione.
Inoltre, NaH2PO4 è considerato un elettrolita forte e dunque dissociato al 100% in soluzione. Si ottengono le concentrazioni iniziali di Na+ e H2PO4-. Successivamente, si considera l’equilibrio di dissociazione di H3PO4 e si costruisce una tabella di I.C.E. per determinare le concentrazioni all’equilibrio dei reagenti. Si risolve l’equazione di equilibrio e si calcolano le concentrazioni delle specie coinvolte.
Successivamente, si considera il secondo equilibrio di dissociazione del composto H2PO4- e si costruisce una tabella di I.C.E. per determinare le concentrazione all’equilibrio. Si risolve l’equazione di equilibrio e si calcolano le concentrazioni delle specie coinvolte.
Infine, si considera il terzo equilibrio di dissociazione di HPO4- e si costruisce una tabella di I.C.E. per determinare le concentrazione all’equilibrio. Si risolve l’equazione di equilibrio e si calcolano le concentrazioni delle specie coinvolte.
In conclusione, vengono riassunte le concentrazioni delle specie chimiche in soluzione, inclusa la concentrazione di ioni H+ per calcolare il valore del pH. Si ottiene un pH di 2.46.
Assumendo un approccio sistematico e utilizzando le equazioni di equilibrio, è possibile calcolare con precisione il pH e le concentrazioni delle specie chimiche presenti nelle soluzioni chimiche.
