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Tampone acido fluoridrico - fluoruro

Esercizio su un tampone formato da acido fluoridrico e fluoruro

Si calcoli la quantità in grammi di NaOH che occorre aggiungere a 100 ml di una soluzione 0.2 M di HF per ottenere una soluzione tampone a pH = 5.

Ka (HF) = 6.76 · 10-4

Svolgimento

Aggiungendo NaOH alla soluzione di HF avviene la seguente reazione acido - base:

NaOH + HF → NaF + H2O

Parte dell'HF viene neutralizzato formando il sale NaF.

Al termine dell'aggiunta di NaOH si ha una soluzione tampone formata da un acido debole e dal suo sale, il cui pH viene determinato con la seguente formula:

tampone acido

La formula precedente può essere semplificata nella seguente:

tampone acido formula semplificata

in cui na e ns sono rispettivamente il numero di moli di acido e di sale della soluzione tampone.

Determiniamo il numero di moli di HF iniziali:

n (HF)i = M · V = 0,2 mol/L · 0,1 L = 0,02 mol

Aggiungendo X moli di NaOH, le moli di HF che rimangono in soluzione sono:

n (HF)f = 0,02 - X

Mentre le moli di NaF (sale) che si formano sono:

n (NaF)f = X

Riassumendo:

...NaOH ..... + ..... HF → ....NaF + .... H2O
.....X.................0,02..........0.....................moli iniziali
....-X.................-X...........+X..................moli reagite/formate
.....0................0,02-X.......X.....................moli finali

Ricordando che pH = 5, si ha:

[H+] = 10-pH = 10-5 mol/L

Sostituiamo tutti i dati a nostra disposizione nella seguente espressione:

tampone acido formula semplificata

si ha:

10-5 = 6.76 · 10-4 · (0,02 - X) / X

Da cui:

10-5 / (6.76 · 10-4) = (0,02 - X) / X

ovvero:

0,0148 = (0,02 - X) / X

0,0148 · X = 0,02 - X

X + 0,0148 · X = 0,02

1,0148 · X = 0,02

da cui infine:

X = 0,02 / 1,0148 = 0,0197 mol

Questo valore corrisponde al numero di moli di NaOH da aggiungere all'acido HF per ottenere una soluzione a pH = 5.

Determinaimo la massa in grammi di NaOH (Mm = 40 g/mol, per info: massa molare NaOH):

g = n · Mm = 0,0197 · 40 = 0,788 g

Quindi i grammi di NaOH da aggiungere corrispondono a 0,788 g.

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