Titolazione di una miscela di acidi: caso studio risolto e commentato

Titolazione di una Miscela di Acidi: Come Risolverla Paso dopo Paso

La titolazione di una miscela di acidi richiede il rispetto di determinate condizioni, tra cui la K_a dell’acido più forte deve essere almeno 10⁴ volte maggiore della K_a dell’acido meno forte. Inizialmente, si procede titolando l’acido più forte per evitare la dissociazione dell’acido più debole. Durante questo processo, è fondamentale comprendere i concetti di soluzione tampone e idrolisi e affrontare diverse tipologie di esercizi.

Esercizio Pratico

Immaginiamo di avere una miscela di 50.0 mL di soluzione, composta da 0.10 M di acido cloridrico (HCl) e 0.10 M di acido acetico (con K_a = 1.75 ∙ 10^-5). L’obiettivo è determinare il pH dopo l’aggiunta di 0, 25.0, 50.0, 75.0, 100.0 e 150 mL di NaOH 0.10 M.

Dopo l’aggiunta di 0 mL di NaOH 0.10 M
Prima dell’inizio della titolazione, quando il NaOH non è stato ancora aggiunto, la soluzione contiene entrambi gli acidi. A seguito della dissociazione dell’HCl, la concentrazione dell’ione H⁺ in soluzione è di 0.10 M. Questa dissociazione influenzerà l’acido acetico. Successivamente, viene analizzata la dissociazione dell’acido acetico: CH₃COOH ⇌ CH₃COO^– + H⁺.

Successivamente, tramite un I.C.E. chart, vengono calcolati i valori ad equilibrio e si ottiene un pH di 1.0, dovuto al contributo trascurabile di ioni H⁺ dalla dissociazione dell’acido debole in presenza dell’acido forte.

Dopo l’aggiunta di 25 mL di NaOH 0.10 M
Dopo un calcolo dettagliato delle moli di HCl e NaOH aggiunte, con un volume totale di 75.0 mL, e delle concentrazioni degli acidi in soluzione, si ottiene un pH di 1.48. Anche in questo caso, il pH è determinato considerando solo la concentrazione di ioni H⁺ derivanti dalla dissociazione dell’HCl.

Dopo l’aggiunta di 50.0 mL di NaOH
Analogamente al passaggio precedente, vengono calcolate le moli di HCl e NaOH aggiunte, conducendo a una concentrazione di ioni H⁺ dovuta esclusivamente alla dissociazione dell’HCl, che determina il pH risultante.Determinazione del pH in una soluzione di acido acetico titolato con idrossido di sodio

Dopo la titolazione dell’acido cloridrico con idrossido di sodio e aver raggiunto il punto equivalente, bisognerà considerare solo gli ioni H+ presenti in soluzione a causa della dissociazione dell’acido acetico. Le moli di acido acetico presenti in soluzione possono essere calcolate moltiplicando il volume (0.0500 L) per la concentrazione (0.10 M), ottenendo così 0.00500. Con un volume totale di 100.0 mL, la concentrazione di acido acetico risulta essere 0.0500 M.

Per determinare il pH della soluzione si può utilizzare l’equazione di Henderson-Hasselbalch, che tiene in considerazione la concentrazione dell’acido acetico e del suo sale. Successivamente, dopo l’aggiunta di 75.0 mL di NaOH, si ottiene una soluzione tampone con un pH di 4.76.

Dopo l’aggiunta di 100.0 mL di NaOH, si ha una soluzione in cui l’acido acetico è stato completamente neutralizzato, ottenendo un pH di 8.64. Infine, con l’aggiunta di 150.0 mL di NaOH, si raggiunge un pH di 12.4.

Questi calcoli aiutano a comprendere il comportamento della soluzione in diverse fasi della titolazione, consentendo di determinare il pH in relazione alle variazioni della concentrazione degli ioni acetato e idrossido di sodio.