Durante la titolazione di 40,0 m^3 di una soluzione 0,10M di acido formico HCOOH sono stati aggiunti 15 cm^3 di una suzione 0,120 M di NaOH.
Calcolare il pH della soluzione dopo tale aggiunta.
Io ho proceduto così: prima di tutto ho cercato il numero di moli---> n moli HCOOH= 0,0004, n moli NaOH----> 0,0018
Poi dato che c'è stata un'aggiunta e di conseguenza cambia il volume, ho ricalcolato le concentrazioni di HCOOH e NaOH, rispettivamente ----> 0,00727 e 0,033.
Dopo di ciò ho: HCOOH + OH- - - - > HCOO- + H2. 0,00727. 0,033. //. //
-0,00727. -0,00727. +0,00727. +0,007
//. 0,0257. 0,00727. 0,007
Dopo di ciò ricavo Kb=Kw/Ka----> 10^-14/2 x 10^-4= 5x10^-11 per trovare la concentrazione OH-
HCOO- + H2O---> HCOOH + OH-
0,00727. 0,0257
- X X X
Da cui dopo I calcoli x= 6 x 10^-7
pOH= 5,22. Da cui il pH=8,78
È giusto?
La base forte OH- aggiunta all'acido debole HCOOH è in difetto, quindi si forma una soluzione tampone HCOOH/HCOO-.
Questa coppia acido-base può formare tamponi nell'intervallo di pH uguale a:
pH = pKa ± 1 = 3,70 ± 1 = 2,70 ÷ 4,70
Perciò avendo tu trovato un pH = 8,78, la risoluzione è sicuramente sbagliata. 
Sperando che siano 40,0 cm^3 e non 40,0 m^3 di HCOOH, la risoluzione è:
ni HCOOH = 0,10 mol/L · 0,0400 L = 4,00·10^-3 mol
ni OH- = 0,120 mol/L · 0,0150 L = 1,80·10^-3 mol
HCOOH + OH- --> HCOO- + H2O
4,00·10^-3...1,80·10^-3...0.../
-1,80·10^-3..-1,80·10^-3..+1,80·10^-3.../
2,20·10^-3....0...1,80·10^-3..../
HCOOH + H2O <--> HCOO- + H3O+
2,20·10^-3.../........1,80·10^-3...0
-x................/..........+x............+x
2,20·10^-3-x.../....1,80·10^-3+x...x
Volume finale = 0,0550 L
x = [H3O+] = 2·10^-4 · (2,20·10^-3-x) / 0,0550 / (1,80·10^-3+x) / 0,0550
x = 2·10^-4 · (2,20·10^-3-x) / (1,80·10^-3+x)
1,80·10^-3x + x^2 = 4,40·10^-7 - 2·10^-4x
x^2 +2,00·10^-3x - 4,40·10^-7 = 0
Risolvendo l'equazione di secondo grado si ha:
x = [H3O+] = 2,00·10^-4 mol/L
pH = 3,70
I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Gibby
Come mai in HCOOH + OH- - - - > COOH- + H2O usiamo il numero di moli e non la concentrazione? Io di solito uso la concentrazione
Da che mondo e mondo si usano le moli per i calcoli e poi si arriva ad esprimere la concentrazione...
È sbagliato scrivere COOH- perché non è quello l'idrogeno che si ionizza!!!|
Nelle reazioni complete la tabella ICE deve essere impostata con le moli.
Per la successiva reazione di equilibrio si possono ovviamente calcolare le nuove concentrazioni:
M HCOOH = 2,20·10^-3 mol / 0,0550 L = 4,00·10^-2 mol
M HCOO- = 1,80·10^-3 mol / 0,0550 L = 3,27·10^-2 mol
ma è un calcolo inutile perché, come ti ho mostrato nei calcoli, il volume si semplifica perché le moli dell'acido e della sua base coniugata si trovano nello stesso volume di soluzione.
Infatti per le soluzioni tampone si ha:
[H3O+] = Ka · [HA]/[A-] = Ka · n HA/n A-
In questo caso specifico però, hai ragione tu, perché la x come termine additivo e sottrattivo non si può trascurare, quindi, essendo l'unità di misura di x le mol/L, anche per l'acido e la base i valori devono essere espressi con la stessa unità di misura.
x = 2·10^-4 · (4,00·10^-2-x) / (3,27·10^-2+x)
x = 3,27·10^-2x + x^2 = 8,00·10^-6 - 2·10^-4
x^2 + 3,29·10^-2x - 8,00·10^-6 = 0
Risolvendo l'equazione di secondo grado si ha:
x = [H3O+] = 2,41·10^-4 mol/L
pH = 3,62