Calcolo della costante basica noti il pH e la molarità

Spesso vengono proposti esercizi in cui si richiede la determinazione della Kb di una base debole avendo a disposizione la concentrazione della base debole e il corrispondente pH. Per risolvere esercizi di questo tipo si procede seguendo alcuni passaggi successivi:

a)      Scrivere la reazione di ionizzazione della base

b)      Scrivere l’espressione della costante di equilibrio

c)      Usare il pH per determinare il pOH e quindi [OH]

d)     Sostituire i valori nell’espressione della Kb per calcolarla

Esercizi svolti

1)      La codeina C18H21NO3 è una base debole. Una soluzione 0.00500 M di codeina ha un pH pari a 9.95. Calcolare la Kb

a) La reazione di ionizzazione è:

C18H21NO3 + H2O ⇌ C18H21NO3H+ + OH

b) l’espressione della costante di equilibrio è:
Kb  = [C18H21NO3H+ ][OH] / [C18H21NO3 ]

c) il pOH della soluzione è pari a pOH = 14 – 9.95 = 4.05

la concentrazione di ioni OH, pari a quella degli ioni C18H21NO3 H+ vale quindi:

[OH] = 10– 4.05 = 8.91 ∙ 10-5 M; la concentrazione all’equilibrio di C18H21NO3  è 0.00500 – 8.91 ∙ 10-5

e) sostituendo tali valori nell’espressione della Kb si ha:

Kb = (8.91 ∙ 10-5 )( 8.91 ∙ 10-5 )/ 0.00500 – 8.91 ∙ 10-5 = 1.62 ∙ 10-6

2)      Una soluzione 0.15 M di una base debole B ha un pH di 11.68. Calcolare la Kb.

a) La reazione di ionizzazione è:

B+ H2O ⇌ BH+ + OH

b) l’espressione della costante di equilibrio è:
Kb  = [BH+ ][OH] / [B]

c) in alternativa a quanto svolto al punto c) del precedente esercizio si propone un metodo alternativo:

[H+]= 10-pH = 10-11.68 = 2.09 ∙ 10-12 M

Sapendo che:

Kw = 1.00 ∙ 10-14 = [H+][OH] si può ottenere [OH]

[OH] = 1.00 ∙ 10-14/ 2.09 ∙ 10-12 = 0.00478 M

All’equilibrio [BH+ ][OH]

e) sostituendo tali valori nell’espressione della Kb si ha:

Kb = (0.00478)( 0.00478) / 0.15 – 0.00478 =  1.57 ∙ 10-4

3)      Una soluzione 0.15 M di ascorbato ha un pH di 8.65. Calcolare la Kb dello ione ascorbato e la Ka dell’acido ascorbico

a) La reazione di ionizzazione è:

HC6H6O6 + H2O ⇌ H2C6H6O6 + OH

b) l’espressione della costante di equilibrio è:
Kb  = [H2C6H6O6 ][OH] / [HC6H6O6]

c) il pOH della soluzione è pari a pOH = 14 – 8.65 = 5.35 la concentrazione di ioni OH, pari a quella degli ioni H2C6H6O6  vale quindi:

[OH] = 10– 5.35 = 4.47 ∙10-6 M; la concentrazione all’equilibrio di C18H21NO3  è 0.15 – 4.47 ∙ 10-6

e) sostituendo tali valori nell’espressione della Kb si ha:

Kb = (4.47 ∙ 10-6 )( 4.47 ∙ 10-6 )/ 0.15 – 4.47 ∙ 10-6 =  1.33 ∙ 10-10

Poiché Ka x Kb = Kw si ha:

Ka = 1.00 ∙ 10-14/ 1.33 ∙ 10-10 = 7.52 ∙ 10-5

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Author: Chimicamo

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