Chimica Today | Imparare la chimica online

Equilibri di ioni complessi. Esercizi svolti

Fabrice Deseaux

-

15 Novembre 2023

Equilibri di ioni complessi. Esercizi svolti

Equilibri di ioni complessi: esercizi risolti

Gli equilibri di ioni complessi sono descritti quantitativamente dalla costante di stabilità o di formazione (K_f) relativa all’equilibrio: M + nL ⇄ ML_n, dove K_f = [ML_n] / [M][L]ⁿ.

A volte, per gli equilibri di ioni complessi, è necessario prendere in considerazione la costante di instabilità o di dissociazione (K_d) relativa all’equilibrio ML_n⇄ M + nL.

# Esercizi svolti

1) Calcolo della concentrazione dell’ammoniaca

Per risolvere questa tipologia di problema, è opportuno considerare il complesso già formato, tenendo conto del reagente limitante. Prendiamo in considerazione l’equilibrio:
Zn(NH₃)₄⁺ ⇄ Zn²⁺ + 4 NH₃, con costante di equilibrio K_d = 1/K_f = 1/ 2.9 ∙ 10⁹ = 3.4 ∙ 10^-10.
Stante il rapporto stechiometrico di 1:4 tra ione zinco e ammoniaca, il reagente limitante è l’ammoniaca. Si formeranno quindi 2.1 ∙ 10^-2 M di complesso, mentre sarà presente una concentrazione dello ione zinco pari a 6.0 ∙ 10^-3. Mediante il calcolo della K_d si determina che la concentrazione dell’ammoniaca all’equilibrio è di 5.9 ∙ 10^-3 M.

2) Calcolo della concentrazione di nickel e dello ione complesso all’equilibrio

Anche in questo caso risulta conveniente considerare la K_d = 1/K_f = 1.0 ∙ 10³¹ = 1.0 ∙ 10^-31.
Stante il rapporto stechiometrico di 1:4 tra ione nickel e ione cianuro, la concentrazione di cianuro necessaria è pari a 0.039 M, mentre la concentrazione di ione cianuro è di 0.046 M. Ciò implica che lo ione nickel è il reagente limitante, mentre lo ione cianuro è in eccesso. La concentrazione iniziale del complesso è quindi di 0.0097 M.

3) Determinazione della frazione di Ferro (III) presente

L’equilibrio di complessazione è: Fe³⁺ +2 SCN^– ⇄ Fe(SCN)₂⁺.
Considerando che lo ione tiocianato è in eccesso, la concentrazione iniziale di Fe(SCN)₂⁺ è 0.10 M, mentre quella dello ione tiocianato è pari a 0.8 M. Risultando che praticamente tutto il ferro si trova in forma complessata.

In conclusione, l’applicazione pratica di questi esercizi è fondamentale per comprendere i processi di equilibrio nei sistemi di ioni complessi. Allo stesso tempo, l’uso accurato delle costanti di formazione e dissociazione è essenziale per ottenere i risultati corretti nelle soluzioni chimiche.

Ioni complessi: formazione

Fabrice Deseaux

-

15 Novembre 2023

0

Formazione e Caratteristiche degli Ioni Complessi

I metalli di transizione possono legarsi a uno o più leganti per formare specie note come ioni complessi. Questi trovano svariate applicazioni pratiche nell’ambito dell’analisi chimica, come ad esempio nella dissoluzione di precipitati, nella stabilizzazione di elementi in stati di ossidazione instabili e nella determinazione quantitativa di ioni mediante titolazione complessometrica. Questi composti, anche chiamati composti di coordinazione, presentano una vasta gamma di caratteristiche che non possono essere facilmente comprese in una singola definizione.

Alfred Werner è stato il primo a fornire una base razionale allo studio di tali composti, definendoli come sostanze capaci di esistere in soluzione indipendentemente l’una dall’altra e dotate di stabilità in soluzione. Ad esempio, in presenza di ammoniaca, una soluzione di nitrato di argento può produrre un precipitato di Ag2O e, in eccesso di ammoniaca, il precipitato si dissolve poiché l’ione argento si complessa con l’ammoniaca.

Tuttavia, è importante considerare che gli ioni metallici liberi non esistono in soluzioni liquide ma sono sempre solvatati. La formazione di un complesso in soluzione acquosa corrisponde alla sostituzione di una o più molecole di acqua strettamente associate allo ione con molecole o ioni di diversa natura chimica. La stabilità di un complesso è definita quantitativamente dalla costante di stabilità o di formazione relativa all’equilibrio.

La serie di equilibri successivi fra uno ione centrale M e un legante L in grado di formare con lo ione metallico complessi ML, ML2, ML3, …, MLi dove i può assumere valori 1,2,3… fino ad arrivare al numero di coordinazione i, è descritta da costanti consecutive o costanti di stabilità parziali. Tali costanti possono essere utilizzate anche per calcolare le costanti di stabilità globali.

In molti casi, la stabilità del complesso diminuisce al crescere della sostituzione delle molecole d’acqua da parte delle molecole del legante.

Macchie sulla pelle. Rimedi casalinghi

Chimica Online

Redazione

-

15 Novembre 2023

0

Come risolvere le macchie della pelle con rimedi naturali efficaci

Le macchie scure sulla pelle possono comparire dopo i 40 anni a causa dell’invecchiamento cutaneo, e altri fattori come l’esposizione solare e il fumo di sigaretta possono potenziare questo processo. Tali macchie sono causate da un indebolimento dei meccanismi di produzione della melanina, un pigmento responsabile della colorazione della pelle, che può essere prodotto in eccesso. Per affrontare questo problema, esistono diversi trattamenti sia dermatologici sia rimedi casalinghi efficaci.

Soluzioni dei dermatologi per le macchie cutanee

I trattamenti dermatologici, come i peeling chimici con acido glicolico o acido salicilico, possono aiutare a rimuovere gli strati superficiali della pelle per eliminare le aree iperpigmentate. In alternativa, si può considerare l’utilizzo di trattamenti laser, dermoabrasione, microdermoabrasione o elettrocoagulazione, che possono essere eseguiti da un medico specialista in uno studio dotato delle attrezzature adeguate. Anche l’uso di prodotti specifici acquistabili in profumeria o farmacia può essere preso in considerazione, ma solitamente richiedono tempi più lunghi per mostrare risultati rispetto ai trattamenti medici.

Trattamenti e rimedi casalinghi per le macchie sulla pelle

Alcuni rimedi casalinghi possono aiutare a ridurre le macchie cutanee. L’aloe vera, ad esempio, è noto per contenere aloina, un composto che inibisce la produzione di melanina nella pelle, e la cipolla rossa, grazie al suo alto contenuto di antiossidanti come la vitamina C e il selenio, può essere efficace nell’affrontare l’iperpigmentazione.

Maschere per le macchie sulla pelle

Una maschera a base di patata e succo di limone può essere utilizzata quotidianamente per almeno un mese per schiarire le macchie scure. La patata contiene catecolo ossidasi, un enzima che aiuta a schiarire le macchie di iperpigmentazione, mentre il limone è noto per le sue proprietà sbiancanti. Un’altra maschera efficace potrebbe essere quella a base di papaia, vitamina E e Multani Mitti (argilla ricca di minerali), che può aiutare a schiarire le macchie scure e fornire nutrienti alla pelle.

Altre maschere naturali, come quella fatta con avocado, miele grezzo e latte, possono contribuire a illuminare la pelle e apportare numerosi nutrienti benefici per contrastare l’iperpigmentazione. Gli ingredienti naturali contenuti in queste maschere possiedono proprietà che aiutano a schiarire le macchie scure e a proteggere la pelle dai danni ambientali.

In conclusione, è possibile affrontare le macchie scure sulla pelle con una combinazione di trattamenti dermatologici professionali e rimedi casalinghi efficaci. È importante consultare un dermatologo per valutare quale approccio sia più adatto alle proprie esigenze e condizioni cutanee.

Nomenclatura delle aldeidi-esercizi

Chimica Organica

Redazione

-

15 Novembre 2023

0

Nomenclatura delle aldeidi: esercizi

La nomenclatura delle aldeidi è correlata a quella degli alcani, e si ottiene cambiando il suffisso -ano dell’alcano in -ale.

La più semplice delle aldeidi, con un solo atomo di carbonio, è chiamata metanale o formaldeide. Mentre l’aldeide con due atomi di carbonio è chiamata etanale o acetaldeide.

L’aldeide con sette atomi di carbonio si chiama eptanale.

Nomenclatura delle aldeidi ramificate

Per la nomenclatura delle aldeidi ramificate, si attribuisce il numero 1 al carbonio del gruppo carbonilico e si numerano gli atomi di carbonio successivi fino a quello in cui è presente la ramificazione. Ad esempio, l’aldeide con cinque atomi di carbonio che ha un gruppo -CH3 in posizione 2 si chiama 2-metilpentanale.

Se sono presenti due sostituenti diversi si numera la catena attribuendo al carbonio del gruppo carbonilico il numero 1, e si numerano gli atomi di carbonio successivi. Nel denominare l’aldeide, i gruppi diversi sono elencati in ordine alfabetico. Quindi, ad esempio, il composto 4-etil-2-metilpentanale è chiamato così e non 2-metil, 4-etileptanale.

Nomenclatura delle aldeidi ramificate con gruppi funzionali

Nel caso la molecola presenti due o più gruppi funzionali, è necessario considerare la priorità dei gruppi funzionali. Se nella molecola sono presenti gruppi funzionali che hanno una priorità minore rispetto a quella dell’aldeide, allora si attribuisce il numero 1 al carbonio del gruppo carbonilico e si numerano gli atomi di carbonio successivi fino a quello in cui è presente la ramificazione. Così, ad esempio, il composto 3-idrossipropanale si chiama così in quanto il gruppo alcolico presente nella molecola ha priorità inferiore.

Nel caso di aldeidi in cui il gruppo aldeidico è legato ad un anello, il gruppo –CHO è indicato come un sostituente e denominato -carbaldeide. Quindi il composto ciclopenancarbaldeide.

Se all’anello è legato, oltre che il gruppo aldeidico, anche un gruppo a priorità minore, a questo è attribuito il numero più piccolo. Quindi il composto 3-clorociclopentano-1-carbaldeide.

Maschera per capelli danneggiati fai da te

Chimica Online

Redazione

-

15 Novembre 2023

0

Maschera per capelli danneggiati fai da te

Maschera per capelli danneggiati: ingredienti naturali e ricette fai da te

La cura dei capelli è sempre più importante, e trovare soluzioni naturali e economiche per riparare i danni diventa fondamentale. La routine quotidiana, l’esposizione a fattori ambientali, trattamenti aggressivi come colorazioni e decolorazioni possono danneggiare i capelli. Per mantenerli sani e luminosi, è possibile preparare maschere fai-da-te utilizzando ingredienti naturali reperibili facilmente.

I capelli danneggiati, opachi e fragili possono trarre beneficio da una maschera fai-da-te a base di ingredienti naturali come miele, avocado, yogurt, zucchero di canna, banana e aceto di mele. Questi ingredienti contengono vitamine, proteine e minerali che possono aiutare a riparare e nutrire i capelli danneggiati.

Per preparare questa maschera, è sufficiente schiacciare la polpa degli ingredienti e mescolarli insieme fino a ottenere una pasta liscia. Dopo lo shampoo, la miscela va applicata uniformemente sui capelli umidi, massaggiata sul cuoio capelluto e distribuita fino alle punte. Dopo aver avvolto i capelli con una cuffia di plastica, si lascia agire la maschera per almeno 20 minuti, quindi si procede con il risciacquo e uno shampoo leggero.

Un’alternativa più semplice e altrettanto efficace prevede l’utilizzo di soli tre ingredienti: avocado, uovo e olio d’oliva. Questa miscela può essere applicata sui capelli asciutti, lasciata in posa per 20 minuti e poi risciacquata con uno shampoo delicato.

Le maschere per capelli danneggiati fai-da-te offrono un’opportunità per prendersi cura dei capelli in modo naturale e sostenibile, riducendo al contempo l’esposizione a prodotti chimici aggressivi e costosi. Incorporando ingredienti naturali nella routine di cura dei capelli, è possibile ottenere risultati visibili e duraturi, riparando i danni e mantenendo la salute dei capelli nel tempo.

Applicazioni del secondo principio- Chimica fisica

Chimica Fisica

Redazione

-

15 Novembre 2023

0

Applicazioni del secondo principio- Chimica fisica

Il Secondo Principio della Termodinamica e le sue Applicazioni

Il secondo principio della termodinamica, espresso in varie formulazioni da Clausius, Kelvin, Planck e Carnot, trova numerose applicazioni nelle scienze fisiche. Secondo Clausius, non è possibile realizzare una trasformazione che trasferisca calore da un corpo più freddo a uno più caldo senza l’apporto di lavoro esterno. La formulazione di Kelvin-Planck stabilisce che una macchina termica ciclica non può convertire tutto il calore assorbito da una sorgente in lavoro senza almeno due scambi di calore con sorgenti a diverse temperature.

La versione moderna del principio impone che in un sistema isolato, l’entropia è una funzione non decrescente nel tempo, ovvero dS/dt ≥ 0. Questo principio è fondamentale per le macchine termiche e determina le condizioni per il massimo rendimento. Il progresso nel settore automobilistico è anche diretta conseguenza di questo principio.

Al di là delle macchine termiche, il secondo principio della termodinamica ha importanti applicazioni nella vita di tutti i giorni. Fenomeni come il raffreddamento del caffè caldo, il processo di fusione del ghiaccio a temperatura ambiente e la diffusione di un gas nell’ambiente circostante sono spiegati da un aumento dell’entropia dell’Universo.

Un esempio concreto di applicazione pratica di questo principio è la pompa di calore, che forza il flusso di calore da una regione più fredda a una più calda. Durante l’inverno, la pompa di calore utilizza il calore presente all’esterno per riscaldare l’interno, mentre in estate raffredda l’interno trasferendo il calore verso l’esterno.

In sintesi, il secondo principio della termodinamica non solo guida lo sviluppo delle macchine termiche, ma trova anche applicazioni significative nella vita quotidiana e potrebbe essere un pilastro importante nella transizione verso fonti di energia sostenibili.

Chimica-Classificazione dei minerali

Fabrice Deseaux

-

15 Novembre 2023

0

Classificazione dei minerali: un’analisi completa

La classificazione dei minerali, solidi cristallini inorganici di origine naturale con una precisa composizione chimica e specifiche proprietà fisiche, avviene seguendo diversi criteri.

La prima di queste classificazioni risale a Mohs, nel 1812, che elaborò una scala di durezza basata su dieci minerali di riferimento. Questa scala confronta la capacità di scalfire un minerale rispetto a un altro, definendo così la durezza come la resistenza di un materiale alla penetrazione di un corpo più duro.

La seconda classificazione, elaborata da Dana nel 1837, si basa sia sulle proprietà chimiche che sulla struttura cristallina dei minerali. Ogni minerale è identificato per classe, tipo, gruppo e numero assegnato in modo univoco, in base alla sua struttura cristallina e al gruppo spaziale.

La terza classificazione, quella di Nickel-Strunz, si basa sia sulle caratteristiche chimiche sia su quelle cristallografiche dei minerali. Attualmente, è il sistema di classificazione adottato dall’International Mineralogical Association.

La classificazione Nickel-Strunz suddivide le specie minerali in 10 gruppi basati sull’anione e ulteriormente in sottogruppi in base alle caratteristiche strutturali. Ogni minerale è identificato da un codice alfanumerico composto da un numero che indica la classe, due lettere che indicano la divisione e sottodivisione, e un numero che indica il gruppo, con un’eventuale lettera minuscola finale per indicare il sottogruppo.

La classificazione copre diverse categorie di minerali, dall’01 (Metalli e intermetallici, carburi metallici, siliciuri, nitruri e fosfuri) al 10 (Composti organici), passando per tutte le varie tipologie di minerali come Solfuri, Alogenuri, Ossidi, Carbonati, Borati, Solfati, Fosfati, Silicati e altri.

In conclusione, la classificazione dei minerali è un processo complesso e articolato che consente di catalogare e comprendere la diversità dei minerali presenti in natura.

Isomeri E-Z: esercizi- Chimica organica

Fabrice Deseaux

-

15 Novembre 2023

0

Isomeri E-Z: esercitazione di Chimica organica

Gli isomeri E-Z si verificano nei composti in cui non vi è possibilità di rotazione attorno al doppio legame carbonio-carbonio.

Negli alcheni, a causa dell’impossibilità di rotazione attorno al doppio legame, si presentano isomeri cis-trans in base alla disposizione dei sostituenti ad essi legati.

Alcuni isomeri che non possono essere classificati con il metodo cis-trans, sono quelli in cui i due atomi di carbonio sono legati a 4 sostituenti diversi.

Per superare questa difficoltà, la I.U.P.A.C. ha introdotto un approccio differente per la nomenclatura degli isomeri geometrici, basato sull’utilizzo degli stereodescrittori E-Z, che può essere applicato anche quando i sostituenti non sono diversi. Questo metodo prevede di assegnare a ciascun sostituente un ordine di priorità secondo le regole di Cahn-Ingold-Prelog, dette regole CIP.

Secondo queste regole, la priorità viene assegnata in base al numero atomico, tanto maggiore è il numero atomico, tanto maggiore è la priorità del sostituente.

Si indica un elenco dei sostituenti più comuni in ordine di priorità decrescente:
– I, – Br, – Cl, SO2, – SH, – F, – OCOR, – OR, – OH, – NO2, – NHCOR, – NR2, – NH2, – COCl, – COOR, – COOH, – CONH2, – COR, – CHO, – CHROH, – CH2OH, – C6H5, – CR3, – CHR2, – CH2R, – CH3, – H.

Secondo il metodo E/Z si considerano separatamente le due estremità del doppio legame e si individua il gruppo a maggior priorità tra i due gruppi di destra e il gruppo a maggior priorità tra i due gruppi di sinistra.

Si attribuisce il prefisso E (dal tedesco entgegen = opposti) all’isomero in cui i due gruppi a maggior priorità si trovano ai lati opposti rispetto al doppio legame, mentre si attribuisce il prefisso Z (dal tedesco zusammen = insieme) all’isomero in cui i due gruppi a maggior priorità si trovano dallo stesso lato del doppio legame.

Esercizio di nomenclatura E-Z

1) Nell’immagine, l’ordine di priorità è I > Br > Cl > H. Pertanto, il composto viene nominato (Z)- 1-bromo, 1-cloro, 2-iodioetene.

2) Nell’immagine successiva, l’ordine di priorità è Br > Cl > F > H. Il composto viene nominato come (E)-1-bromo, 2-cloro, 1-fluoroetene.

3) L’ordine di priorità è Cl > F > CH2CH3 > H. Il composto viene nominato come (E)- 1-fluoro, 2-cloro, 1-butene.

4) L’ordine di priorità è I > Br > CH2CH3 > CH3. Pertanto, il composto è nominato (Z)-2-bromo- 3-iodio, 2-pentene.

5) L’isomero assume il nome di (Z)-4-etil, 7-metil,3-ottene.

Per ulteriori esempi di nomenclatura degli alcheni e relativi esercizi svolti, si può consultare il seguente articolo: [Nomenclatura degli alcheni](https://chimica.today/chimica-organica/nomenclatura-degli-alcheni-esercizi-svolti/).

Tipi di isomeria- Chimica organica

Chimica Organica

Fabrice Deseaux

-

15 Novembre 2023

0

Tipi di isomeria nella chimica organica

Nel campo della chimica organica, è possibile distinguere due tipi di isomeria: gli isomeri costituzionali o strutturali e gli stereoisomeri, che a loro volta comprendono varie sottoclassi.

L’isomeria, derivante dal greco ἰσομερής, composto di ἴσος, “uguale” e μέρος “parte”, è un concetto utilizzato per indicare composti che pur avendo la stessa formula molecolare, presentano diverse strutture chimiche.

Isomeria costituzionale o strutturale

L’isomeria costituzionale o strutturale è determinata dal diverso modo in cui gli atomi di due o più molecole si legano tra loro.

Questo tipo di isomeria si suddivide in:
– Isomeria di catena, che si manifesta attraverso diverse ramificazioni presenti sul carbonio. Ad esempio, il composto avente formula C5H12 presenta tre diversi isomeri: n-pentano, isopentano e neopentano.
– Isomeria di posizione, in cui gli isomeri si differenziano per la diversa posizione di un gruppo funzionale presente. Ad esempio, il composto C3H7Cl ha due isomeri: l’1-cloropropano e il 2-cloropropano.
– Isomeria di gruppo funzionale, in cui gli isomeri presentano due gruppi funzionali diversi. Ad esempio, il composto C2H6O ha due diversi isomeri: l’etanolo (CH3CH2OH) e il dimetiletere (CH3OCH3).

Stereoisomeria

La stereoisomeria, o isomeria configurazionale, è presente in molecole che differiscono solo per la disposizione nello spazio degli atomi che le costituiscono, mantenendo la stessa sequenza di legami.

Questo tipo di isomeria si suddivide a sua volta in:
– Isomeria geometrica, nota anche come cis-trans, in cui esiste un impedimento alla libera rotazione tra due atomi. Un esempio è costituito dal 2-butene che può essere sia di tipo cis che di tipo trans.
– Isomeria ottica, che si presenta in presenza di un carbonio asimmetrico, noto come chirale, legato a quattro sostituenti diversi. Queste molecole non sono sovrapponibili ma una è l’immagine speculare dell’altra e i due isomeri vengono detti enantiomeri. Un esempio è costituito dall’acido 2-idrossipropanoico che si presenta in due enantiomeri.

In conclusione, gli isomeri nella chimica organica sono un fenomeno diffuso che riveste grande importanza nello studio e nella comprensione delle proprietà e dei comportamenti dei composti chimici.

La ruggine: come si forma e come prevenirla- Tutto è chimica

Fabrice Deseaux

-

15 Novembre 2023

0

La ruggine: come si forma e come prevenirla- Tutto è chimica

La formazione della ruggine e i metodi di prevenzione

La ruggine è constituia da ossido di ferro (III) idrato a formula Fe2O3 · H2O e non ha le stesse proprietà fisiche del metallo, come ad esempio la resistenza alla trazione, causando problemi di durata e danneggiando impianti idraulici e termici.

Il ferro, in presenza di aria, tende a arrugginire in una reazione spontanea, ma poco desiderabile. Questo fenomeno, che limita la durata degli oggetti in ferro, può essere evitato attraverso l’uso di preparati antiruggine, la copertura con grasso o olio o il rivestimento del metallo con plastica, inoltre controlli e correzione della composizione dell’ambiente possono aiutare a prevenire la corrosione.

Da un punto di vista chimico, la composizione dell’ematite, ovvero la forma naturale del ferro, è simile a quella della ruggine e il ferro tende spontaneamente a trasformarsi lentamente nella forma in cui esiste in natura.

La formazione della ruggine è un processo elettrochimico che richiede la presenza contemporanea di aria e acqua. L’ossidazione del ferro metallico e la reazione dell’ossigeno contenuto nell’aria e l’acqua sono parte del processo di formazione.

Esistono vari metodi di prevenzione della ruggine, tra cui l’uso di preparati antiruggine, la copertura con grasso o olio, il rivestimento del metallo con plastica e l’aggiunta di metalli come cromo e nichel nelle leghe ferrose.

L’antiruggine va usato in modo preventivo, quindi in presenza di ruggine preesistente si deve procedere prima a eliminarla tramite spazzolatura e carteggiatura. Oltre al classico minio ora illegale, esistono in commercio una nuova generazione di antiruggine che sono sostanze di tipo polimerico: polimeri acrilici e poliuretani.

Un valido prodotto antiruggine deve aderire bene al supporto ferroso inibendone l’ossidazione e formare una pellicola che fornisca una protezione puramente meccanica contro l’umidità.

Un prodotto antiruggine a base acquosa presenta vantaggi dal punto di vista ecologico e ha il vantaggio di essere poco infiammabile.

La zincatura a caldo è un metodo sofisticato per prevenire la formazione della ruggine, generando un rivestimento protettivo di lunga durata. Convertiruggine adoperano acidi inorganici passivanti, come l’acido fosforico o l’acido ossalico, capaci di trasformare la ruggine e preparare la superficie per la verniciatura di finitura.

In conclusione, la formazione della ruggine è un processo che può essere complesso, ma esistono diverse strategie e prodotti per prevenire o eliminare la ruggine, mantenendo i materiali ferrosi in buone condizioni nel tempo.

Il pH delle soluzioni saline e l’idrolisi di un sale- Stechiometria

Fabrice Deseaux

-

15 Novembre 2023

0

Il pH delle soluzioni saline e l’idrolisi di un sale

Le soluzioni saline possono avere pH neutro, acido o basico a seconda dell’idrolisi del sale. È possibile prevedere il pH delle soluzioni saline e anche ottenerne il valore.

Ad esempio, considerando una soluzione di NaCl, essa ha un pH di 7, poiché NaCl è un sale derivante dall’acido forte HCl e dalla base forte NaOH. Quando viene sciolto in acqua, si dissocia completamente nei ioni Na+ e Cl-. Poiché il ione Cl- è una base molto debole e NaOH è una base forte, non si verifica un equilibrio che andrebbe a perturbare l’autoionizzazione dell’acqua. Pertanto, le soluzioni di un sale derivante da acido forte e base forte hanno un pH di 7.

Idrolisi

Consideriamo ora una soluzione di cloruro di ammonio (NH4Cl) e analizziamo gli equilibri che si generano in soluzione. Il cloruro di ammonio è un elettrolita forte che si dissocia completamente nei suoi ioni NH4+ e Cl-. Gli ioni Cl- non perturbano l’equilibrio dell’acqua, ma gli ioni NH4+, acido coniugato della base debole NH3, interagiscono con gli ioni OH- derivanti dalla dissociazione dell’acqua. Questo porta a una diminuzione di ioni H3O+, risultando in un pH inferiore a 7 per una soluzione salina derivante da un acido forte e una base debole.

Infine, consideriamo una soluzione di CH3COONa (acetato di sodio) e analizziamo gli equilibri che si generano in soluzione. L’acetato di sodio è un elettrolita forte che si dissocia totalmente nei suoi ioni CH3COO- e Na+. Mentre la presenza degli ioni Na+ non perturba l’equilibrio dell’acqua, l’ione acetato, base forte, coniugata dell’acido debole CH3COOH, sottrae ioni H3O+. Questa situazione porta a un pH superiore a 7 per una soluzione salina derivante da acido debole e base forte.

Esercizi sul pH di soluzioni saline

1) Calcolare il pH di una soluzione 1.00 M di acetato di sodio sapendo che la Ka dell’acido acetico vale 1.8 · 10^-5.
La reazione di idrolisi dello ione acetato è: CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH-. La costante di questo equilibrio, chiamata anche costante di idrolisi (Kh) vale 5.6 ∙ 10^-10. Risolvendo rispetto a x si ha [OH-] = 2.4 ∙ 10^-5 M, quindi pH = 9.4.

2) Calcolare il pH di una soluzione 1.00 M di NH4Cl sapendo che Kb di NH3 = 1.8 ∙10^-5.
La costante di questo equilibrio, chiamata anche costante di idrolisi o Kb vale 5.6 ∙ 10^-10. Risolvendo rispetto a x si ha [OH-] = 2.35 ∙ 10^-5 M, quindi pH = 4.6.

3) Calcolare quale concentrazione debba avere una soluzione di NH4Cl affinché il suo pH sia pari a 4.7 sapendo che Kb di NH3 = 1.8 ∙10^-5.
Affinché il pH sia 4.7 si deve avere [H3O+] = 2.0 ∙10^-5 M. Rendendo [NH4+] all’equilibrio = 0.71 M, la concentrazione iniziale di cloruro di ammonio sarà quindi pari a 0.71 M.

In conclusione, comprendere il pH delle soluzioni saline e l’idrolisi di un sale è fondamentale per comprendere il comportamento chimico di tali soluzioni e i loro effetti sul pH.

L’energia libera di Gibbs- Chimica

Fabrice Deseaux

-

15 Novembre 2023

0

L’energia libera di Gibbs in chimica

L’energia libera di Gibbs, indicata con la lettera G, è definita matematicamente dalla relazione G = H – TS ed è una funzione di stato legata all’entalpia H e all’entropia S, con la temperatura T.

Se calcoliamo il differenziale totale dell’energia libera otteniamo:

dG = dH – TdS – SdT, derivante dall’equazione dH = dU + pdV + Vdp, quindi:

dG = dU + pdV + Vdp – TdS – SdT

Secondo il primo principio della termodinamica, sappiamo che: dU + pdV = dQ quindi sostituendo tale valore nell’equazione precedente otteniamo:

dG = dQ + Vdp – TdS – SdT

Per un processo spontaneo, irreversibile, vale la disuguaglianza di Clausius dS › dQ irr/T. Sostituendo TdS al valore di dQ nella formula precedente otteniamo:

dG