Sì, al punto c) si forma un tampone NH4+/NH3 con pH = 9,40.
Al punto d) avviene sempre la stessa reazione acido-base, cioè:
NH4+ + OH- --> NH3 + H2O
La reazione deve essere considerata completa perché si formano ben due prodotti poco dissociati in acqua, NH3 e H2O.
Il forte reagisce sempre in modo completo con il debole.
In questo caso l'acido debole NH4+ reagisce in modo completo con la base forte OH-.
Vediamo le quantità che reagiscono:
n NH4+ iniziali = 0,340 mol/L x 0,100 L = 0,0340 mol
n OH- iniziali = 2,0 mol/L x 0,017 L = 0,0340 mol
Le moli dei reagenti sono dunque in quantità stechiometrica, quindi, dopo reazione si azzerano entrambe. Questo in una titolazione è definito come punto equivalente.
Si formano perciò 0,034 mol di NH3 in 0,117 mL di soluzione acquosa.
Rimane solo una soluzione di base debole in acqua con concentrazione:
[NH3] = 0,034 mol / 0,117 L = 0,291 mol/L
Scriviamo l'equilibrio di ionizzazione della base debole in acqua:
NH3 + H2O <==> NH4+ + OH-
Kb = [NH4+][OH-]/[NH3]
Adottando la risoluzione approssimata, cioè trascurando la quantità x da sottrarre alla concentrazione iniziale della base debole, abbiamo:
Kb = [OH-]^2/[NH3]
[OH-] = (Kb x Cb)^1/2
Sostituendo i valori numerici:
[OH-] = (1,75·10^-5 x 0,291)^1/2 = 2,26·10^-3 mol/L
[H+] = 1,0·10^-14/2,26·10^-3 = 4,43·10^-12 mol/L
pH = 11,35
È vero che nel linguaggio chimico comune la reazione che avviene tra un acido e una base viene chiamata "reazione di neutralizzazione", ma quando si va un po' più a fondo, si scopre che non è corretto, perché il pH finale è tutt'altro che neutro!!!
Una "vera" reazione di neutralizzazione si ha solo quando si fanno reagire in quantità stechiometrica un acido forte con una base forte o viceversa.
In definitiva partendo da 100 mL di una soluzione di NH4NO3 0,340 M abbiamo:
Il pH iniziale è 4,86, dovuto all'idrolisi acida dell'acido debole NH4+.
punto c) + 10 mL NaOH 2 M
Siamo nella zona tampone della titolazione: la base forte OH- reagisce completamente, si forma la base debole NH3 e rimane dell'acido debole NH4+ non reagito; dopo 10 mL di OH- 2 M il pH salirà a 9,40
punto d) + 17 mL NaOH 2 M
Siamo al punto equivalente della titolazione: l'acido debole NH4+ e la base forte OH- reagiscono in quantità stechiometrica e abbiamo solo una soluzione acquosa della base debole NH3.
punto b) + 50 mL NaOH 2 M
Siamo oltre il punto equivalente della titolazione, nella zona di eccesso di base forte OH- e si può trascurare il contributo degli OH- derivanti dalla ionizzazione in acqua della base debole NH3 formatasi fino a punto equivalente; il pH è quindi dovuto solo all'eccesso di ioni OH- presenti.