Ordinare soluzioni secondo il pH

Buonasera,

il seguente esercizio è teorico, quindi spero di averlo postato nella sezione corretta. Il testo è il seguente: 

mettere in ordine crescente di pH le seguenti soluzione acquose 0.1 M: Na2CO3, NaHCO3, CH3COOHNa, NH3. Gli unici dati numerici a disposizione sono le costanti di dissociazione Ka1(H2CO3)=4.3x10-7; Ka2(H2CO3)=5.6x10-11; K(CH3COOH)=1.8x10-5.

L'esercizio va risolto senza calcoli!

Il ragionamento che ho seguito è:

1) NH3 è l'unica base ( debole ) mentre gli altri 3 soluti sono tutti sali derivanti dalla reazione della base forte NaOH e di un acido debole, perciò il pH della soluzione di NH3 sarà il più alto del lotto;

2) tra gli acidi deboli considerati, il CH3COOH è quello con costante di dissociazione maggiore e perciò la soluzione del sale CH3COONa, sale che subiscisce idrolisi basica, sarà la minore del lotto.

3) lo ione HCO3- ha costante di dissociazione di gran lunga minore dell'acido H2CO3 e perciò il pH della soluzione di NaHCO3 è minore di quello della soluzione di Na2CO3.

Quindi, secondo questo ragionamento, l'ordine corretto dovrebbe essere: CH3COONa, NaHCO3, Na2CO3, NH3.

Secondo voi è corretto?

E perché mai dovresti risolverlo senza calcoli se il testo ti fornisce concentrazione e costanti???

Se non vuoi proprio calcolare il pH di ogni soluzione devi almeno confrontare fra loro le costanti.

Na2CO3

Lo ione CO3(2-) è la base coniugata dell'acido HCO3(-)

Kb1 = 10^-14/5,6·10^-11 = 1,79·10^-4

[OH-] = radq(1,8·10^-4 · 0,1) = 4,23·10^-3 mol/L

pOH = 2,37

pH = 11,63

NH3

Base debole

Kb = 1,8·10^-5

[OH-] = radq(1,8·10^-5 · 0,1) = 1,34·10^-3 mol/L

pOH = 2,87

pH = 11,13

CH3COONa

Lo ione CH3COO(-) è la base coniugata dell'acido CH3COOH

Kb = 10^-14/1,8·10^-5 = 5,56·10^-10

[OH-] = radq(5,56·10^-10 · 0,1) = 7,45·10^-6 mol/L

pOH = 5,13

pH = 8,87

NaHCO3

Lo ione HCO3(-) è anfolita, cioè in acqua si può comportare sia da acido che da base.

HCO3(-) + H2O <--> H3O+ + CO3(2-).......Ka2 = 5,6·10^-11

HCO3- + H2O <--> H2CO3 + OH-..............Kb2 = Kw/Ka1 = 2,33·10^-8

Il pH di un anfolita è, con buona approssimazione, indipendente dalla sua concentrazione.

[H+] = radq (4,3·10^-7 · 5,6·10^-11) = 4,91·10^-9 mol/L

pH = 8,31

LuiCap ha scritto:

E perché mai dovresti risolverlo senza calcoli se il testo ti fornisce concentrazione e costanti???

Se non vuoi proprio calcolare il pH di ogni soluzione devi almeno confrontare fra loro le costanti.

Na2CO3

Lo ione CO3(2-) è la base coniugata dell'acido HCO3(-)

Kb1 = 10^-14/5,6·10^-11 = 1,79·10^-4

[OH-] = radq(1,8·10^-4 · 0,1) = 4,23·10^-3 mol/L

pOH = 2,37

pH = 11,63

NH3

Base debole

Kb = 1,8·10^-5

[OH-] = radq(1,8·10^-5 · 0,1) = 1,34·10^-3 mol/L

pOH = 2,87

pH = 11,13

CH3COONa

Lo ione CH3COO(-) è la base coniugata dell'acido CH3COOH

Kb = 10^-14/1,8·10^-5 = 5,56·10^-10

[OH-] = radq(5,56·10^-10 · 0,1) = 7,45·10^-6 mol/L

pOH = 5,13

pH = 8,87

NaHCO3

Lo ione HCO3(-) è anfolita, cioè in acqua si può comportare sia da acido che da base.

HCO3(-) + H2O <--> H3O+ + CO3(2-).......Ka2 = 5,6·10^-11

HCO3- + H2O <--> H2CO3 + OH-..............Kb2 = Kw/Ka1 = 2,33·10^-8

Il pH di un anfolita è, con buona approssimazione, indipendente dalla sua concentrazione.

[H+] = radq (4,3·10^-7 · 5,6·10^-11) = 4,91·10^-9 mol/L

pH = 8,31

Il testo dell'esercizio è simile a quello dell'allegato ( preso dal mio eserciziario ) ed è preso dalla parte teorica di un vecchio esame, quindi ho supposto si dovessero risolvere allo stesso modo, cioè senza calcoli. A quanto pare, però, la mia supposizione si è rivelata errata. Grazie mille per aver chiarito anche questo dubbio !

Nell'esercizio che hai postato ora la valutazione era molto più semplice perché nella serie di soluzioni era presente:

- NaOH, base forte come tutti gli idrossidi --> ha il pH maggiore

- NH3, base debole --> ha un pH minore di NaOH

- NaCl, sale formato da ioni che non reagiscono con l'acqua --> pH = 7

- HCl, acido forte --> ha il pH minore

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Senza calcolare il pH, devi valutare la forza delle basi, quindi un minimo di calcoli lo devi fare:

CO3(2-), è la base debole con Kb = 1,79·10^-4 maggiore di tutte --> pH > 7, maggiore di tutti

NH3, base debole con Kb = 1,8·10^-5 --> pH > 7, minore di quello del CO3(2-)

CH3COO(-), base debole con Kb = 5,56·10^-10 --> pH > 7, minore di quello di NH3

HCO3(-), anfolita con Kb1·Kb2 = 4,15·10^-12 --> pH > 7, minore di CH3COO(-)