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Home Chimica

Regola del 5% per gli acidi deboli

di Chimicamo
2 Luglio 2021
in Chimica, Stechiometria
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Regola del 5% per gli acidi deboli-chimicamo

Regola del 5% per gli acidi deboli-chimicamo

La regola del 5% regola si applica quando si calcola il pH di acidi e basi deboli in quanto le costanti di equilibrio sono generalmente note solo con una precisione del ± 5%

Sommario nascondi
1 Validità dell’assunzione
2 Esempi:
3 pH dell’acido benzoico
4 pH di HCN

Un acido debole è un elettrolita solo parzialmente dissociato nei suoi ioni che dà luogo ad un equilibrio in soluzione acquosa. Detto HA il generico acido debole si ha:
HA(aq) + H2O(l) ⇄ H3O+(aq) + A–(aq)

L’equilibrio è regolato da una costante di equilibrio Ka la cui espressione è:

Ka =[H3O+][ A–]/[HA]

Il valore numerico di Ka ci dà l’indicazione sulla forza dell’acido: all’aumentare di Ka, infatti, la forza dell’acido aumenta.

Conoscendo il valore numerico di Ka e la concentrazione iniziale dell’acido C si possono determinare la concentrazione delle specie in soluzione e in particolare [H3O+] ovvero il pH quando è stato raggiunto l’equilibrio.

All’equilibrio infatti si ha: [HA]= C-x; [H3O+]= [ A–] = x

Sostituendo tali valori nell’espressione di Ka si ottiene:

Ka = (x)(x)/ C-x

Per conoscere x si deve quindi risolvere un’equazione di 2° tuttavia quando il valore di Ka è molto piccolo e la soluzione non è molto diluita si può trascurare la x sottrattiva al denominatore e quindi si ottiene:

Ka = (x)(x)/ C

Da cui x = √KaC   (1)

Validità dell’assunzione

Non sempre questa assunzione è valida e per sapere se essa è applicabile si fa uso della cosiddetta regola del 5% che si basa sul presupposto che in genere i valori di Ka sono noti con un’accuratezza di ± 5% e da ciò è quindi ragionevole fare delle approssimazioni entro il limite del 5% .

Pertanto, una volta trascurata la x sottrattiva e determinata x = √KaC si applica la regola per la quale se:

(x/ C ) · 100 < 5  (2)

allora l’approssimazione è valida. Tale regola si estende anche all’equilibrio delle basi deboli.

  Titolazione di una miscela di acidi

Esempi:

Calcolare la concentrazione di H3O+ in una soluzione di HF 0.0100 M  (Ka= 6.46 ∙ 10-4 )

Applichiamo la (1):

x = [H3O+] = √6.46 x 10-4  · 0.0100 = 0.00254 M

Valutiamo ora se si poteva trascurare la x sottrattiva al denominatore applicando la (2):

( 0.00254 / 0.0100) · 100 =25.4 >> 5

Pertanto non potendo trascurare la x sottrattiva al denominatore per conoscere [H3O+] bisogna risolvere l’equazione di 2°.

Sostituendo i valori nell’espressione di Ka si ottiene:

6.46 ∙ 10-4   = (x)(x)/ 0.0100 –x

6.46 ∙ 10-6 – 6.46 ∙ 10-4  x  = x2

Riordinando:

x2 + 6.46 ∙ 10-4  x  – 6.46 ∙ 10-6  = 0

risolvendo l’equazione di 2° ed escludendo la radice negativa si ha che x = 0.00224 M

pH dell’acido benzoico

Calcolare il pH di una soluzione 0.00100 M di acido benzoico (pKa = 4.19)

Calcoliamo il valore di Ka:

Ka = 10-4.19 = 6.46 ∙ 10-5x = [H3O+] = √6.46 ∙ 10-5  · 0.00100 = 2.54  ∙ 10-4 M

Valutiamo ora se si poteva trascurare la x sottrattiva al denominatore applicando la (2):

( 0.000254 / 0.00100) · 100 = 25.4 >> 5

Pertanto non potendo trascurare la x sottrattiva al denominatore per conoscere [H3O+] bisogna risolvere l’equazione di 2°.

Sostituendo i valori nell’espressione di Ka si ottiene:

Ka = 6.46 ∙ 10-5= (x)(x) / 0.00100-x

6.46 ∙ 10-8 – 6.46 ∙ 10-5 x = x2

Riordinando:

x2 +6.46 ∙ 10-5 x –  6.46 ∙ 10-8 = 0

risolvendo l’equazione di 2° ed escludendo la radice negativa si ha che x = 2.24 x 10-4 M da cui pH = 3.65

pH di HCN

Calcolare il pH di una soluzione 0.300 M di HCN (Ka =  4.9 ∙ 10-10)

Applicando la (1) si ha:

x = [H3O+] = √ 4.9 ∙ 10-10 · 0.300 = 1.2 ∙ 10-5 M

Valutiamo ora se si poteva trascurare la x sottrattiva al denominatore applicando la (2):

(1.2 ∙ 10-5 / 0.300) · 100 = 0.0040 << 5

Pertanto la (1) poteva essere applicata e quindi pH = 4.9

Tags: acido benzoicoacido cianidricocostante di equilibriopH

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Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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