Gli esercizi assegnati riguardano la determinazione del grado di dissociazione di un acido o di una base debole e la costante di dissociazione dell'elettrolita.
Negli esercizi può essere richiesta anche la determinazione del pH.
Sono riportate alcune equazioni che correlano le varie grandezze.
Si definisce grado di dissociazione e si indica con α la frazione di moli di un elettrolita che ha subito la dissociazione ovvero il rapporto tra le moli dissociate nd e quelle iniziali no quindi α = nd/no
Spesso piuttosto che il grado di dissociazione è usato il grado di dissociazione percentuale α% = nd ∙100/no
La concentrazione di ioni H+ può essere calcolata noto il pH dall'equazione [H+] = 10-pH
Noto il pH di una soluzione basica si può determinare il pOH tenendo conto che pOH = 14 – pH
La concentrazione di ioni OH– può essere calcolata noto il pOH dall'equazione [OH–] = 10-pOH
Esercizi
Calcolo del grado di dissociazione
- Calcolare il grado di dissociazione e la costante di equilibrio della etilammina se una soluzione 0.520 M ha un pH pari a 12.25
L'etilammina è una base di Brønsted-Lowry::
CH3CH2NH2 + H2O CH3CH2NH3+ + OH–
Il valore del pOH è 14-12.25 = 1.75
[OH–] = 10-1.75 = 0.0178 M
All'equilibrio: [CH3CH2NH2] = 0.520 – 0.0178 = 0.502 M
Kb = [CH3CH2NH3+][ OH–]/[ CH3CH2NH2] = (0.0178)(0.0178)/0.502 = 0.000631
α = 0.0178/0.520 = 0.0342
- Calcolare il pH e il grado di dissociazione di una soluzione di metilammina 0.120 M sapendo che Kb = 4.37 ∙ 10-4
La metilammina è una base di Brønsted-Lowry::
CH3NH2 + H2O CH3NH3+ + OH–
All'equilibrio:
[CH3NH3+]=[OH–]= x
[CH3NH2] = 0.120-x
Sostituendo questi valori nell'espressione della costante di equilibrio:
Kb = 4.37 ∙ 10-4 = [CH3NH3+][ OH–]/[ CH3NH2] = (x)(x)/ 0.120-x
Trascurando la x sottrattiva al denominatore si ha x = [OH–] = 0.00724 M
Da cui pOH = – log 0.00724 = 2.14
pH = 14 – 2.14 = 11.9
α = 0.00724/ 0.120 = 0.0603
Calcolo del pH e del grado di dissociazione
- Una soluzione avente volume pari a 1250 mL contiene 4.00 g di acido formico HCOOH. Calcolare il pH e il grado di dissociazione sapendo che il valore di Ka è 1.80 ∙ 10-4
Le moli di acido formico sono pari a:
moli di acido formico = 4.00 g/ 46.03 g/mol = 0.0869
la concentrazione iniziale di acido formico vale 0.0869/1.250 L = 0.0695 M
L'acido formico è un acido debole che si dissocia secondo l'equilibrio:
HCOOH H+ + HCOO–
L'espressione della costante di equilibrio è:
Ka = [H+][ HCOO–]/[HCOOH]
all'equilibrio:
[HCOOH] = 0.0695-x
[HCOO–]=[H+] = x
Ka = 1.80 ∙ 10-4 = (x)(x)/0.0695-x
Da cui x = 0.00354 M
pH = – log 0.00354 = 2.45
α = 0.00354/0.0695=0.0509
Calcolo del pH
- Calcolare il pH e la costante di equilibrio dell'acido nitroso sapendo che una soluzione 0.260 M ha un grado di dissociazione % pari a 4.07 %
L'acido nitroso è un acido debole che si dissocia secondo l'equilibrio:
HNO2 H+ + NO2–
L'espressione della costante di equilibrio è:
Ka = [H+][ NO2–]/[HNO2]
Il grado di dissociazione α è pari a 0.0407
Sostituendo nell'espressione di α si ha:
0.0407 = x/0.260
Da cui x = 0.0106 = [H+]=[NO2–]
Pertanto pH = – log 0.0106 =1.98
Ka = (0.0106)(0.0106)/0.260 – 0.0106 = 0.000451
