Equazione di Handerson-Hasselbalch: applicazioni e esercizi risolti
L’equazione di Handerson-Hasselbalch è un importante strumento per calcolare il pH, la concentrazione di un acido o della sua base coniugata, nonché il rapporto tra le concentrazioni delle due specie in una soluzione tampone.
Applicazioni dell’equazione di Handerson-Hasselbalch
Le applicazioni dell’equazione di Handerson-Hasselbalch derivano dalla necessità di calcolare il pH di una soluzione tampone costituita da un acido e dalla sua base coniugata, nonché da una base e dal suo acido coniugato. L’equazione principale è la seguente:
–
pH = pKa + log [base coniugata] / [acido]
*(per una soluzione tampone costituita da un acido e dalla sua base coniugata)*–
pOH = pKb + log [acido coniugato] / [base]
*(per una soluzione tampone costituita da una base e dal suo acido coniugato)*Calcolo del pH di una soluzione tampone
Per calcolare il pH di una soluzione tampone, è necessario avere la costante acida e le concentrazioni delle specie presenti. Ad esempio, calcoliamo il pH di una soluzione tampone costituita da acido acetico 0.10 M e acetato di sodio 0.60 M sapendo che pKa dell’acido acetico è 1.8 ∙ 10^-5.
Calcoliamo il pKa:
pKa = – log Ka = – log (1.8 ∙ 10^-5) = 4.7
Sostituendo i dati nell’equazione di Handerson-Hasselbalch:
pH = 4.7 + log (0.60 / 0.10) = 5.5
Calcolo del rapporto tra le concentrazioni delle specie e delle singole specie
Per calcolare il rapporto delle concentrazioni delle specie, è necessario conoscere il pH (o pOH) e il pKa (o pKb). Ad esempio, calcoliamo il rapporto tra le concentrazioni dell’acetilsalicilato e dell’acido acetilsalicilico a pH = 1.0 e a pH = 6.0.
Applicando l’equazione di Handerson-Hasselbalch si ottiene – 2.5 = log [acetilsalicilato] / [acido acetilsalicilico] a pH = 1.0 e 2.5 = log [acetilsalicilato] / [acido acetilsalicilico] a pH = 6.0
Calcolo della Ka noti il pH e le concentrazioni delle specie
Infine, per calcolare la Ka, è necessario conoscere il pH e le concentrazioni delle specie. Ad esempio, calcoliamo la Ka dell’acido formico sapendo che una soluzione tampone avente concentrazione di acido formico 0.30 M e concentrazione di formiato 0.20 M ha un valore di pH di 3.5.
Applicando l’equazione di Handerson-Hasselbalch:
3.5 = pKa + log (0.20 / 0.30), da cui pKa = 3.7 e Ka = 2.0 ∙ 10^-4.
In conclusione, l’equazione di Handerson-Hasselbalch rappresenta uno strumento fondamentale per comprendere e calcolare il comportamento delle soluzioni tampone in diverse condizioni.