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Tampone ammoniaca - cloruro di ammonio

Esercizio sulla preparazione di un tampone ammoniaca - cloruro di ammonio

Calcolare quante moli di NH3 gassosa bisogna aggiungere a 25,0 cm3 di una soluzione 0,160 M di HCl per ottenere un pH = 8,50.

Kb (NH3) = 1,8 · 10-5

Svolgimento dell'esercizio

Facendo reagire NH3 con HCl, avviene la seguente reazione:

HCl + NH3 → NH4Cl

Siccome il pH della soluzione finale (8,50) è maggiore di 7, vuole dire che tutto l'acido cloridrico ha reagito e in soluzione sono presenti la base debole (NH3) e il suo sale (NH4Cl); si è venuto a formare una soluzione tampone il cui pH è dato dalla seguente formula:

tampone basico

ovvero:

tampone basico

Ricordando che pH + pOH = 14, determiniamo il valore del pOH:

pOH = 14 - pH = 14 - 8,5 = 5,5

Applicando la formula inversa per il calcolo del pOH, è possibile determinare il valore della concentrazione degli ioni OH-:

oh-

Sostituendo il nostro valore, si ha:

[OH-] = 10-5,5 = 3,16 · 10-6 M

Determiniamo le moli di HCl nella soluzione moltiplicando il valore della molarità per il volume in litri (25 cm3 = 0,025 l):

n (HCl) = M · V = 0,160 mol/l · 0,025 l = 0,004 mol

Indicando con X le moli di NH3 aggiunte, le moli di ammoniaca rimaste dopo la reazione sono: X - 0,004, infatti 0,004 moli reagiscono con HCl.

Dalla reazione si formano 0,004 moli di NH4Cl:

.....HCl + .....NH3 →...... NH4Cl
...0,004........X...............0.........moli iniziali
..-0,004.....-0,004........+0,004......moli reagite / formate
......0.......X-0,004.......0,004.......moli finali

Inserendo questi dati nella formula per il calcolo del pH per tamponi basici:

tampone basico

si ha che:

3,16 · 10-6 = 1,8 · 10-5 · (X - 0,004) / 0,004

da cui:

X = 0,0047 mol

Quindi le moli di NH3 gassosa da aggiungere alla soluzione di HCl sono 0,0047 mol.

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