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Preparazione di un tampone dal cloruro di ammonio

Esercizio riguardante la preparazione di un tampone dal cloruro di ammonio

50,0 mL di una soluzione 0,10 M di NH4Cl vengono mescolati a 60,0 mL di una soluzione 0,05 M di NaOH.

Si determini il pH della soluzione risultante.

Si sappia che: Kb (NH3) = 1,8 · 10-5

Svolgimento dell'esercizio

Determiniamo le moli di NH4Cl:

nNH4Cl = M · V = 0,10 mol/L · 0,050 L = 5 · 10-3 mol

Determiniamo le moli di NaOH:

nNaOH = M · V = 0,05 mol/L · 0,060 L = 3 · 10-3 mol

Mescolando NH4Cl e NaOH avviene la seguente reazione chimica:

NH4Cl + NaOH → NH3 + H2O + NaCl

Analizzando i coefficienti stechiometrici della reazione si capisce che NH4Cl e NaOH reagiscono nel rapporto di 1 : 1.

Pertanto NaOH è il reagente limitante mentre NH4Cl è il reagente in eccesso.

Le moli di NH4Cl che reagiscono sono uguali alle moli di NaOH.

Calcoliamo le moli di NH4Cl che rimangono in eccesso a fine reazione sottraendo alle moli iniziali (5 · 10-3 mol) il valore delle moli che reagiscono (3 · 10-3 mol):

5 · 10-3 - 3 · 10-3 = 2 · 10-3 mol di NH4Cl in eccesso

In seguito alla reazione si formano anche 3 · 10-3 mol di NH3.

Il tutto è riassunto in questo schema:

NH4Cl + .... NaOH → .... NH3 + .... H2O + .... NaCl
5·10-3 .......3·10-3..........0................moli iniziali
-3·10-3......-3·10-3.......+3·10-3..........moli reagite / formate
2·10-3.........0............ 3·10-3...........moli finali

Pertanto, a fine reazione si avrà una soluzione formata da NH3 e da NH4Cl e quindi una soluzione tampone formata da una base debole e il suo acido coniugato.

La concentrazione degli ioni OH- di un tale tipo di tampone è determinabile con la seguente formula (si veda: soluzioni tampone):

tampone basico formula semplificata

nella quale:

  • nb = numero di moli della base;
  • ns = numero moli del sale.

Sostituendo i dati in nostro possesso si ha che:

[OH-] = 1,8 · 10-5 · 3 · 10-3 / (2 · 10-3) = 2,7 · 10-5 mol/L

Da cui:

pOH = - log [OH-] = - log (2,7 · 10-5) = 4,57

Pertanto:

pH = 14 - pOH = 14 - 4,57 = 9,43

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