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Potere tamponante

Esercizio sul potere tamponante

Calcolare il pH prima e dopo l'aggiunta di 3,0 g di NaOH a 1 litro di soluzione costituita da NH3 0,1 M e NH4Cl 0,15 M.

Svolgimento dell'esercizio

Il pH iniziale si calcola dalla relazione:

tampone basico

che è la formula per il calcolo della concentrazione degli ioni OH- relativi a un tampone basico.

La soluzione è infatti costituita da una base debole (NH3) e il suo sale (NH4Cl) e quindi costituisce, come si è detto, una soluzione tampone.

Nella relazione precedente Cb indica la concentrazione della base mentre Cs indica la concentrazione dell'acido.

Pertanto si ha:

[OH-] = Kb · Cb / Cs = 1,8 · 10-5 · 0,1 / 0,15 = 1,2 · 10-5 mol/l

da cui:

pOHi = - log [OH-] = - log (1,2 · 10-5)= 4,92

per cui:

pHi = 14 - pOH = 14 - 4,92 = 9,08

Aggiungendo alla soluzione tampone la base forte (NaOH), si ha che gli ioni OH- rilasciati da NaOH reagiscono con gli ioni ammonio NH4+ del sale formando ammoniaca:

NH4+ + OH- → NH3 + H2O

Le moli di NH4+ diminuiscono mentre le moli di NH3 aumentano della stessa quantità di base forte aggiunta.

Calcoliamo le moli di NH3 e di NH4Cl prima dell'aggiunta di NaOH:

mol NH3 = M · V = 0,1 mol/l · 1l = 0,1 mol

mol NH4Cl = M · V = 0,15 mol/l · 1l = 0,15 mol

Calcoliamo le moli di NaOH aggiunte:

mol NaOH = g / Mm = 3 g / (40 g/mol) = 0,075 mol

Dopo l'aggiunta di 0,075 mol di NaOH si ha pertanto:

mol NH4Cl = 0,15 mol - 0,075 mol = 0,075 mol

mol NH3 = 0,1 mol + 0,075 = 0,175 mol

Si ha sempre una soluzione tampone, il cui pH è calcolabile mediante la seguente relazione:

tampone basico

in cui si sono semplificati i volumi della relazione vista in precedenza.

Quindi:

[OH-] = Kb · nb / ns = 1,8 · 10-5 · 0,175 / 0,075 = 4,2 · 10-5 mol/l

da cui:

pOHf = - log [OH-] = - log (4,2 · 10-5) = 4,38

per cui:

pHf = 14 - pOH = 14 - 4,38 = 9,62

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