Previsione della posizione di un equilibrio

Un problema dinanzi al quale ci si può trovare è la previsione della posizione di un equilibrio in cui sono presenti le basi coniugate di acidi diprotici

Si consideri l’equilibrio:

HSO4(aq) + CO32-(aq) ⇌ SO42-(aq) + HCO3(aq)

Si deve prevedere se all’equilibrio sono predominanti le specie che si trovano a sinistra o quelle che si trovano a destra. Nel primo caso si deve verificare che la costante di equilibrio è minore di 1 mentre nel secondo caso si deve verificare che la costante di equilibrio è maggiore di 1.

Le due basi presenti nell’equilibrio sono CO32-  e SO42-. Valutiamo le costanti relative agli equilibri:

Per H2SO4 , acido forte nella prima dissociazione, Ka2  è pari a 1.02 ∙ 10-2

Per H2CO3 si ha che Ka1 = 1.50 ∙ 10-4 e Ka2 = 4.69 ∙ 10-11

Dobbiamo valutare tra CO32-  e SO42-  quale delle due è la base più forte: la base più forte tra le due è quella che si troverà protonata.

Per l’equilibrio SO42- + H2O ⇌ HSO42- + OH la costante Kb detta anche costante di idrolisi assume valore pari a Kb = Kw/Ka2 = 1.00 ∙ 10-14/ 1.02 ∙ 10-2 =  9.80 ∙10-13

Il basso valore di tale costante ci fa ritenere che lo ione SO42- è una base molto debole ovvero ha scarsa tendenza a protonarsi.

Consideriamo ora l’equilibrio:

CO32-+ H2O ⇌  HCO3+ OH

La costante relativa al questo equilibrio Kb2 è data da Kb2 = Kw/Ka2 = 1.00 ∙ 10-14/ 4.69 ∙ 10-11 = 2.13 ∙ 10-4

Tale valore è molto maggiore rispetto a quello calcolato in precedenza quindi si può asserire che lo ione carbonato tende a protonarsi molto più dello ione solfato mostrandosi quindi una base più forte.

In definitiva lo ione solfato tenderà a rimanere deprotonato mentre lo ione carbonato tenderà a protonarsi quindi la costante dell’equilibrio

HSO4(aq) + CO32-(aq) ⇌ SO42-(aq) + HCO3(aq)

 è maggiore di 1.

A tale risultato si poteva pervenire anche considerando che tra i due acidi presenti nell’equilibrio ovvero HSO4 e HCO3 il più forte tra i due ovvero lo ione idrogeno solfato tende a perdere un protone molto più facilmente rispetto all’idrogeno carbonato. La direzione dell’equilibrio è quella che favorisce il passaggio del protone dall’acido più forte alla base più forte.

Per completezza si deve dire che si può calcolare numericamente il valore della costante dell’equilibrio considerato; infatti

Kc = [SO42- ][HCO3]/ [HSO4] [CO32] = Ka2Kb2/Kw =1.02 ∙ 10-2   ∙2.13 ∙ 10-4/1.00 ∙ 10-14 = 2.17 ∙ 108 >>> 1

 

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Author: Chimicamo

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