Titolazioni acido base. Esercizi svolti

Le titolazioni sono una tecnica di analisi chimica quantitativa per determinare la concentrazione di una soluzione, tuttavia il calcolo del pH in una titolazione un acido  debole con una base forte costituisce uno dei più tipici esercizi che vengono assegnati.

Esercizi svolti:

1)      L’acido benzoico C6H5COOH è un acido debole per il quale Ka = 6.70 ∙ 10-5. Calcolare: a) il pH di una soluzione di acido benzoico 0.100 M ; b) il pH della soluzione dopo l’aggiunta di 20.0 mL di NaOH 0.100 M a 50.0 mL di tale soluzione; c) il pH della soluzione dopo l’aggiunta di 25.0 mL di NaOH 0.100 M; d) il pH della soluzione dopo l’aggiunta di 40.0 mL di NaOH 0.100 M; e) il pH della soluzione dopo l’aggiunta di 50.0 mL di NaOH 0.100 M; f) il pH della soluzione dopo l’aggiunta di 60.0 mL di NaOH 0.100 M

 

a) Per risolvere il punto a) basta saper calcolare il pH di una soluzione di acido debole. L’acido benzoico si ha che esso dà luogo al seguente equilibrio:

C6H5COOH + H2O ⇄ C6H5COO + H3O+

All’equilibrio: [C6H5COOH] = 0.100 –x e [C6H5COO] = [H3O+] = x

L’espressione della costante relativa a questo equilibrio è:
Ka = [C6H5COO][ H3O+] / [C6H5COOH]

Da cui:

Ka = 6.70 ∙ 10-5 = (x)(x) / 0.100-x

Si ha: x = [H3O+] = 0.00259 M e pertanto pH = – log [H3O+] = – log 0.00259 = 2.59

b) Per calcolare  il pH della soluzione dopo l’aggiunta di 20.0 mL di NaOH 0.100 M a 50.0 mL di tale soluzione bisogna conoscere le moli di acido presenti e le moli di base aggiunte:

moli di acido = 0.100 M ∙ 0.0500 L = 0.00500

le moli di base aggiunte sono pari a: 0.100 M ∙ 0.0200 L = 0.00200

Si è verificata la reazione netta:

C6H5COOH + OH → C6H5COO + H2O

Ovvero parte dell’acido si è trasformata nella sua base coniugata.

Moli di acido in eccesso = 0.00500 – 0.00200 = 0.00300

Moli di benzoato formate = 0.00200

Si è così formata una soluzione tampone il cui pH può essere determinato dall’equazione di Henderson-Hasselbalch

pH = pKa + log [base coniugata]/ [acido]

possiamo calcolare pKa :

pKa = – log Ka  = – log 6.70 ∙ 10-5 = 4.17

il volume totale della soluzione è pari a 20.0 + 50.0 = 70.0 mL; pertanto le rispettive concentrazioni valgono:

[C6H5COOH ] = 0.00300 / 0.0700 L= 0.0429 M

[C6H5COO ] = 0.00200 / 0.0700 L = 0.0286 M

Sostituendo tali valori nell’equazione di Henderson-Hasselbalch si ha:

pH = 4.17 + log 0.0286/ 0.0429 = 3.99

Per velocizzare il calcolo invece che le concentrazioni si possono usare le moli infatti:

0.00200 / 0.0700 / 0.00300 / 0.0700 = 0.00200/ 0.00300

Verifichiamo infatti che:

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Author: Chimicamo

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