Equazione di Henderson-Hasselbalch e Soluzioni Tampone
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La soluzione tampone è un particolare tipo di soluzione composta da un acido debole e dalla sua base coniugata, come ad esempio l’acido acetico e l’ione acetato, oppure da una base debole e il suo acido coniugato, ad esempio ammoniaca/ione ammonio. La caratteristica principale delle soluzioni tampone è che il pH rimane relativamente costante nonostante l’aggiunta di acidi o basi forti.
Equazioni di Henderson-Hasselbalch
Un’applicazione fondamentale dell’equazione di Henderson-Hasselbalch è la capacità di calcolare il pH di una soluzione tampone. Per una soluzione tampone costituita da un acido debole e la sua base coniugata, l’equazione è:
1) Calcolo del Rapporto tra Base Coniugata e Acido
Supponendo un pKa di 3.4 per l’aspirina, calcoliamo il rapporto tra la base coniugata e l’acido nel sangue (pH 7.4) e nello stomaco (pH 1.4).
A pH=7.4:
[A-]/[HA] = 10000
A pH=1.4:
[A-]/[HA] = 0.010
2) Calcolo del pH di una Soluzione Tampone
Dato un volume di acido propanoico e propanoato di sodio, e l’aggiunta di acido nitrico, si può calcolare il pH risultante della soluzione.
Le moli di acido propanoico e propanoato di sodio vengono ridotte dall’aggiunta di acido nitrico, influenzando il pH finale della soluzione.
In breve, l’equazione di Henderson-Hasselbalch è uno strumento essenziale per comprendere il comportamento delle soluzioni tampone e risolvere problematiche relative al loro pH.
Calcolo del pH di soluzioni tampone
Nel calcolo del pH di soluzioni tampone, si utilizza l’equazione di Henderson-Hasselbalch che tiene conto delle concentrazioni dell’acido e della sua base coniugata.
Esempio con acido propanoico
Considerando un volume totale di 1.00 L, le concentrazioni risultano essere [CH3CH2COO-] = 0.150 M e [CH3CH2COOH] = 0.230 M, portando al calcolo di un pH pari a 4.70.
Aggiunta di acido cloridrico in una soluzione tampone di acido acetico/ione acetato
Nel caso di una soluzione tampone di acido acetico/ione acetato con pH 5.00 e concentrazione totale di 0.100 M, l’aggiunta di 7.30 mL di HCl 0.360 M comporta variazioni nelle concentrazioni di acido acetico e ione acetato.
Calcoli per l’equilibrio della soluzione
Dopo la reazione tra acido cloridrico e ione acetato si determinano le nuove concentrazioni di acido acetico (0.00623 M) e ione acetato (0.00377 M). Applicando l’equazione di Henderson-Hasselbalch, si calcola che il nuovo pH sarà 4.73.
Conclusioni
I calcoli delle variazioni di pH in soluzioni tampone possono essere determinanti per comprendere come tali sistemi reagiscano a variazioni delle concentrazioni di acidi e basi coniugate. La conoscenza dei principi della chimica tampone è fondamentale per gestire correttamente soluzioni con pH controllato.
