Soluzioni tampone: esercizi di livello difficile svolti e commentati

Soluzioni tampone: esercizi di livello difficile risolti e spiegati

Le soluzioni tampone sono composte da un acido debole e dalla sua base coniugata. Ad esempio, se HA rappresenta l’acido debole, una soluzione tampone di questo tipo deve contenere anche A^–, la base coniugata di HA.

Allo stesso modo, le soluzioni tampone possono essere costituite da una base debole e dal suo acido coniugato. Ad esempio, se B è la base debole, una soluzione tampone di questo tipo deve contenere anche BH⁺, l’acido coniugato di B.

Per risolvere esercizi sulle soluzioni tampone, si utilizza l’equazione di Henderson-Hasselbalch:

pH = pK_a + log [base coniugata] / [acido]

Questa equazione è applicata quando la soluzione tampone è costituita da un acido debole e dalla sua base coniugata. Mentre, la seguente equazione viene usata quando la soluzione tampone è formata da una base debole e dal suo acido coniugato:

pOH = pK_b + log [acido coniugato] / [base]

Le soluzioni tampone hanno la caratteristica di variare di poco il pH in seguito all’aggiunta di piccole quantità di acido o base forte.

Esercizi svolti

1) Calcolo del pH di una soluzione ottenuta mescolando 100 mL di NaOH 0.100 M con 150 mL di acido acetico 0.200 M (pK_a = 4.76), supponendo i volumi additivi.

Per risolvere l’esercizio, si calcolano le moli di NaOH e acido acetico e si utilizza l’equazione di Henderson-Hasselbalch per ottenere il pH della soluzione.

2) Calcolo del rapporto tra H₂PO₄^– e HPO₄^2- per ottenere una soluzione a pH = 7.00.

Utilizzando l’equazione di Henderson-Hasselbalch, si calcola il rapporto necessario tra H₂PO₄^– e HPO₄^2- per ottenere una soluzione con il pH desiderato.

3) Calcolo delle moli di cloruro di ammonio da aggiungere a 2.00 L di NH₃ 0.100 M per ottenere una soluzione a pH = 9.00 (K_b di NH₃ = 1.80∙10^-5).

Con l’equazione di Henderson-Hasselbalch si determina la quantità di cloruro di ammonio da aggiungere per ottenere il pH desiderato.

4) Calcolo della variazione di pH quando vengono aggiunti 7.300 mL di HCl 0.3600 M a una soluzione contenente acido acetico e ione acetato.

Si risolve un sistema di equazioni per calcolare la variazione di pH dopo l’aggiunta di HCl alla soluzione tampone.

In ciascuno di questi esercizi, vengono applicati i concetti delle soluzioni tampone, le equazioni di Henderson-Hasselbalch e le relazioni tra acidi e basi deboli per calcolare pH, concentrazioni e rapporti necessari.