Soluzioni tampone di acidi poliprotici. Esercizi

Soluzioni Tampone di Acidi Poliprotici

Le soluzioni tampone di acidi poliprotici sono costituite da acido fosforico e dalla relativa base coniugata diidrogeno fosfato, rappresentata dall’equilibrio chimico H₃PO₄ ⇄ H⁺ + H₂PO₄^–. La costante K_a1 relativa a tale equilibrio è K_a1 = 1.1 ∙ 10^-2 (ovvero pK_a1 = 1.96).

Tali soluzioni tampone operano in un range di pH determinato dall’intervallo di pK_a1 ± 1, ovvero pH = 1.96 ± 1. Allo stesso modo, sono impiegate soluzioni tampone costituite da diidrogeno fosfato-idrogeno fosfato e idrogeno fosfato-fosfato.

Le soluzioni tampone a base di acido carbonico-idrogeno carbonato e idrogeno carbonato-carbonato operano in intervalli di pH compresi tra 5.4 e 7.4 e tra 9.3 e 11.3, rispettivamente. Gli acidi poliprotici e i loro sali costituiscono le sostanze con cui sono preparate soluzioni tampone a determinati valori di pH.

Esercizi

Esercizio 1:

Determinare il rapporto [H₂PO₄^–]/ [HPO₄^2-] in una soluzione tampone il cui pH è 7.4 (pK_a2 = 7.1). Applicando l’equazione di Henderson-Hasselbalch, si ottiene che il rapporto è pari a 0.50.

Esercizio 2:

Calcolare il volume di NaOH 0.202 M che bisogna aggiungere a 25.0 mL dell’acido diprotico H₂A (0.0233 M) per ottenere un pH di 3.50 (pK_a1 = 2.97 e pK_a2 = 13.7). Il volume di NaOH necessario è di 2.33 mL.

Esercizio 3:

Calcolare la quantità di Na₂CO₃ (PM = 105.99 g/mol) da aggiungere a 0.100 L di soluzione contenente 5.00 g di NaHCO₃ (PM = 84.01 g/mol) per ottenere una soluzione a pH = 10.00 (pK_a1 = 6.37 e pK_a2 = 10.3). Il Na₂CO₃ necessario è di 3.16 g.

In sintesi, le soluzioni tampone di acidi poliprotici e gli esercizi relativi all’equazione di Henderson-Hasselbalch sono strumenti fondamentali per comprendere e gestire gli equilibri acido-base in ambito chimico.