Esercizio sul Ph e le diluizioni

Salve a tutti! 

Mi servirebbe una mano con un esercizio sul pH. Per favore, qualcuno di buon cuore, potrebbe aiutarmi? Ringrazio in anticipo. 

L’esercizio è il seguente:

Come preparereste una soluzione di HCl a ph=1 partendo da una soluzione al 20%p/p (d=1.15)?

Per la risoluzione io ho pensato di calcolare la [H+] = 10^-ph => [H+] = 0.1 M

Poi mi sono ricavata la %p/V, moltiplicando la %p/p per la densità => %p/v = 23 

Da qui ho trovato le moli dividendo i grammi (in 100ml) per il PM => n= 0.630 mol

La molarità la ricavo da qui => [H+] = (0,630 mol x 1000)/ 100 ml => 6.30 M 

Applico la formula delle diluizioni 

M1V1 = M2V2 

Da qui calcolo il v2 = 6,30 M x 100ml/ 0,1 M => 6300 ml 

Sottratto il 100 ml iniziali => dovrò aggiungere 6,2 L di H2O 

In realtà mi sembra un risultato un po’ sballato e credo di averlo risolto male. Grazie a chi mi aiuterà!

I calcoli sono corretti fino alla molarità della soluzione concentrata:

slz HCl al 20% p/p = 6,31 M

Per la diluizione la formula che hai scritto è corretta, ma l'hai applicata in modo sbagliato : le moli di soluto non cambiano, ma cambia il volume in cui sono contenute.

mol HCl slz 1 = mol HCl slz 2

M1V1 = M2V2

6,31 mol/L · V1 = 0,1 mol/L · 100 mL

V1 = 1,59 mL di soluzione 6,31 M da prelevare e diluire con acqua fino al volume finale di 100 mL.

I 100 mL di soluzione 2 hanno una concentrazione pari a 0,1 M.

Essendo una soluzione 23% p/v pensavo dovessi considerare 100ml per quella soluzione e calcolarmi i ml dell’altra.

Riguardando con più attenzione il procedimento che hai svolto, mi accorgo che il valore numerico della molarità della soluzione di partenza è corretto (arrotondamento a parte), però il procedimento formalmente non lo è; te lo dimostro svolgendo i calcoli con le unità di misura.

20% p/p significa che in 100 g di soluzione ci sono 20 g di HCl.

Questa soluzione ha una densità di 1,15 g/mL, il che significa che 1 mL di soluzione ha una massa di 1,15 g. La densità non è una concentrazione.

L'operazione di moltiplicare la % p/p per la densità non porta alla % p/v perché le unità di misura non tornano:

20 g HCl · 1,15 g slz/1 mL slz = 23 g HCl · g slz/1 mL slz questa unità di misura non ha alcun significato.

Il procedimento corretto per trasformare la concentrazione % p/p in % p/v è:

a) calcolo il volume corrispondente a 100 g di soluzione:

V slz = 100 g slz / 1,15 g slz/1 mL slz = 86,96 mL slz

b) calcolo la massa di HCl in 100 mL di soluzione:

% p/v = 20 g HCl · 100 mL slz/86,96 mL slz = 23 g HCl

Il procedimento corretto per trasformare la concentrazione % p/p in molarità è la seguente:

a) calcolo le mol di HCl in 100 g di soluzione:

20 g HCl / 36,46 g/mol = 0,549 g HCl

b) calcolo il volume corrispondente a 100 g di soluzione:

V slz = 100 g slz / 1,15 g slz/1 mL slz = 86,96 mL slz = 0,08696 L slz

c) calcolo la molarità della soluzione:

M slz = 0,549 g HCl / 0,08696 L slz = 6,31 mol/L

Il testo dell'esercizio non dice il volume di soluzione a pH 1 da preparare, quindi la scelta di prepararne 100 mL è del tutto arbitraria.

Ad esempio, per preparare 250 mL di soluzione il procedimento è:

M1V1 = M2V2

6,31 mol/L · V1 = 0,1 mol/L · 250 mL

V1 = 3,96 mL di soluzione 6,31 M da prelevare e diluire con acqua fino al volume finale di 250 mL.

I 250 mL di soluzione 2 hanno una concentrazione pari a 0,1 M.

Si può risolvere anche nel seguente modo:

a) calcolo le mol di HCl che servono per preparare 250 L di soluzione 0,1 M:

n HCl = 0,1 mol/L · 0,250 L = 0,0250 mol

b) calcolo la corrispondente massa:

m HCl = 0,0250 mol · 36,46 g/mol = 0,912 g HCl

c) calcolo la massa di soluzione al 20% p/p da prelevare:

m slz = 0,912 g HCl · 100 g slz/20 g HCl = 4,56 g slz

d) calcolo il volume di soluzione corrispondente a questa massa:

V slz = 4,56 g slz / 1,15 g slz/mL slz = 3,96 mL