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Titolazioni acido-base

Titolazioni acido-base. A 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M si aggiungono 10 ml di una soluzione 1x10-2 M di NH3. Le aggiunte sono fatte 1 ml alla volta. Calcolare per ogni aggiunta il valore del pH. Titolazioni acido-base. 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10 -2 M.

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Titolazioni acido-base

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Presentation Transcript

  1. Titolazioni acido-base A 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M si aggiungono 10 ml di una soluzione 1x10-2 M di NH3. Le aggiunte sono fatte 1 ml alla volta. Calcolare per ogni aggiunta il valore del pH

  2. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- HCl é acido forte, la reazione di dissociazione acida é completamente spostata a destra [H+ ] = 1x 10 -2 M pH =-log ( 1x 10 -2 ) =2

  3. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 1ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O

  4. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 1ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua

  5. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 1ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua [H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (1,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 6,67x10-3 (5,00x10-3 ) + (1,00x10-3 ) pH =-log ( 6,67x 10 -3 ) =2,2

  6. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 2ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH-

  7. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 2ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH- La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua [H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (2,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 4,28x10-3 (5,00x10-3 ) + (2,00x10-3 ) pH =-log ( 4,28x 10 -3 ) =2,4

  8. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 3ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH- La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua [H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (3,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 2,50x10-3 (5,00x10-3 ) + (3,00x10-3 ) pH =-log ( 2,50x 10 -3 ) =2,6

  9. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 4ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH- La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua [H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (4,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 1,10x10-3 (5,00x10-3 ) + (4,00x10-3) pH =-log ( 2,50x 10 -3 ) =3,0

  10. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- ! Aggiungo 5ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH- H2O H+ + OH-

  11. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- ! Aggiungo 5ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH- H2O H+ + OH- Quando l’aggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H+ TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE

  12. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- ! Aggiungo 5ml di NaOH 1x 10-2 M NaOH Na+ + OH- H2O H+ + OH- Quando l’aggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H+ TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE Il pH? Cosa c’é in soluzione ?

  13. Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero Na+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH-

  14. Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero Na+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH- Na+ sarebbe l’acido coniugato di una base forte, e Cl- la base coniugata di un acido forte. Pertanto entrambe le reazioni qui sotto indicate Cl- + H2O HCl + OH- Na+ + H2O NaOH + H+ Sono COMPLETAMENTE spostate a sinistra e non contribuiscono a fornire nè ioni H+ ne ioni OH- alla soluzione

  15. Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero Na+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH- La concentrazione degli ioni H+ dipende solo dall’equilibrio di autoprotolisi dell’acqua, pertanto [H+ ] = [OH- ] =10 -7 pH = pOH =7

  16. Titolazioni acido-base Cosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x 10 -2 M, facendo aggiunte di 1ml alla volta? H2O H+ + OH-

  17. Titolazioni acido-base Cosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x 10 -2 M, facendo aggiunte di 1ml alla volta? H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido= 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaoH Na+ + OH- 6 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base= 6,00x 10-3 x 1x10-2

  18. Titolazioni acido-base Cosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x 10 -2 M, facendo aggiunte di 1ml alla volta? H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido= 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaoH Na+ + OH- 6 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base= 6,00x 10-3 x 1x10-2 Rimane in soluzione un eccesso di ioni OH- . Gli ioni OH- che rimangono in soluzione sono dati da tutti gli ioni OH- che ho aggiunto MENO quelli di acido forte, che adesso sono in difetto. DEVO CALCOLARE IL pOH

  19. Titolazioni acido-base Cosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x 10 -2 M, facendo aggiunte di 1ml alla volta? H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido= 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaoH Na+ + OH- 6 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base= 6,00x 10-3 x 1x10-2 [OH- ] = (6,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 9,1x10-4 (6,00x10-3 ) + (5,00x10-3 ) pOH =-log ( 9,1x 10 -4 ) =3,0 pH =11,0

  20. Titolazioni acido-base H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido= 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaoH Na+ + OH- 7 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base= 7,00x 10-3 x 1x10-2 [OH- ] = (7,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 1,7x10-3 (7,00x10-3) + (5,00x10-3 ) pOH =-log ( 1,7x 10 -3 ) =2,8 pH =11,2

  21. Titolazioni acido-base H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido= 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaoH Na+ + OH- 8 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base= 8,00x 10-3 x 1x10-2 [OH- ] = (8,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 2,3x10-3 (8,00x10-3) + (5,00x10-3 ) pOH =-log ( 2,3x 10 -3 ) =2,6 pH =11,4

  22. Titolazioni acido-base H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido= 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaoH Na+ + OH- 9 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base= 9,00x 10-3 x 1x10-2 [OH- ] = (9,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 2,8x10-3 (9,00x10-3) + (5,00x10-3 ) pOH =-log ( 2,8x 10 -3 ) =2,5 pH =11,5

  23. Titolazioni acido-base H2O H+ + OH- HCl H+ + Cl- 5 ml HCl 1x 10-2 M Ioni H+ provenienti da acido= 5,00x 10-3 x 1x10-2 NaoH Na+ + OH- 10 ml NaOH 1x 10-2 M Ioni OH- provenienti da base= 10,00x 10-3 x 1x10-2 [OH- ] = (10,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 3,3x10-3 (10,00x10-3) + (5,00x10-3 ) pOH =-log ( 3,3x 10 -3 ) =2,5 pH =11,5

  24. Titolazioni acido-base

  25. Titolazioni acido-base L’effetto sul pH della aggiunta di una base ad una souzione acida NON é lineare! Fintanto che c’é un eccesso di ioni H+, LA SOLUZIONE E’ ACIDA ed il pH si calcola considerando la presenza di un ACIDO FORTE in soluzione Nel momento in cui tutto l’eccesso di H+ é neutralizzato, il pH diventa subito neutro (pH=7) La prima aggiunta successiva, anche molto piccola di base, fa diventare la soluzione BASICA ed il pH deve essere calcolato considerando la presenza in soluzione di una BASE FORTE

  26. Titolazioni acido-base Ripetiamo l’esperimento considerando sempre un acido forte ma consideriamo l’aggiunta di unaBASE DEBOLE

  27. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- HCl é acido forte, la reazione di dissociazione acida é completamente spostata a destra [H+ ] = 1x 10 -2 M pH =-log ( 1x 10 -2 ) =2

  28. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O

  29. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua

  30. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione H+ + OH- H2O La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua [H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (1,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 6,67x10-3 (5,00x10-3 ) + (1,00x10-3 ) pH =-log ( 6,67x 10 -3 ) =2,2

  31. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 2ml di NH3 1x 10-2 M

  32. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 2ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + OH- La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua [H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (2,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 4,28x10-3 (5,00x10-3 ) + (2,00x10-3 ) pH =-log ( 4,28x 10 -3 ) =2,4

  33. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 3ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + OH- La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua [H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (3,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 2,50x10-3 (5,00x10-3 ) + (3,00x10-3 ) pH =-log ( 2,50x 10 -3 ) =2,6

  34. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- Aggiungo 4ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + OH- La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua [H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (4,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 1,10x10-3 (5,00x10-3 ) + (4,00x10-3 ) pH =-log ( 1,10x 10 -3 ) =2,9

  35. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- ! Aggiungo 5ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + OH-

  36. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- ! Aggiungo 5ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + OH- Quando l’aggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H+ TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE

  37. Titolazioni acido-base 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M HCl H+ + Cl- ! Aggiungo 5ml di NH3 1x 10-2 M NH3 NH4+ + OH- H2O H+ + OH- Quando l’aggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H+ TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE Cosa c’é in soluzione ?

  38. Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido forte e base debole , ovvero NH4+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH-

  39. Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH4+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH- NH4+ sarebbe l’acido coniugato di una base debole, e Cl- la base coniugata di un acido forte. Pertanto entrambe la reazione qui sotto indicate Cl- + H2O HCl + OH- Sono COMPLETAMENTE spostata a sinistra e non contribuiscono a fornire ioni H+

  40. Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH4+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH- NH4+ sarebbe l’acido coniugato di una base debole, e Cl- la base coniugata di un acido forte. Pertanto entrambe la reazione qui sotto indicate Cl- + H2O HCl + OH- Sono COMPLETAMENTE spostata a sinistra e non contribuiscono a fornire ioni H+ INVECE….

  41. Titolazioni acido-base Al punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH4+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O H2O H+ + OH- La reazione qui sotto indicata NON puo’ essere trascurata perché l’acido coniugato di una base debole é un acido debole e la sua reazione acida deve essere considerata NH4+ + H2O NH3 + H+

  42. Titolazioni acido-base Il pH é determinato proprio dalla reazione acida dello ione NH4+ Da un punto di vista numerico, il problema si affronta come quello di una soluzione di NH4Cl, che dipende dalla concentrazione del sale e dall a Ka dello ione ammonio l pH é determinato proprio dalla reazione acida dello ione NH4+ ( [H+] = ( Cs x Ka) ½ = 5x10-3 x 1x10-2x ) 1/2 = 1,66x10-6 x 5.5x10-10 (5x10-3 + 5x10-3) pH = log ( 1,66 x 10-6) = 5,78

  43. Titolazioni acido-base

  44. Titolazioni acido-base Fintanto che c’é un eccesso di ioni H+, LA SOLUZIONE E’ ACIDA ed il pH si calcola considerando la presenza di un ACIDO FORTE in soluzione La reazione puo’ avvenire con una base forte o con una base debole ma il pH della soluzione prima del punto equivalente rimane lo stesso Nel momento in cui tutto l’eccesso di H+ PROVENIENTE DALL’ ACIDO FORE é neutralizzato, il pH risente della presenza di NH4+, che é un ACIDO DEBOLE. Al punto equivalente la soluzione é ACIDA. Tuttavia, si osserva come, in prossimità del punto equivalente, una piccola aggiunta di base abbia un grande effetto sul pH.

  45. Titolazioni acido-base In prossimità del punto equivalente, anche piccolissime aggiunte di acido o base possono avere effetti drammatici sul pH della soluzione Questo é particolarmente importante, in biologia cellulare, biochimica, fisiologia, in ogni situazione nella quale vi sono reazioni o eventi che richiedono una acidità controllata. In una situazione come quella descritta in precedenza, la liberazione di una modesta quantità di ioni H+ potrebbe avere una enorme influenza sul pH. Questo é particolarmente vero se si considera l’intervallo di pH nel quale avvengono la magior parte dei processi biologici, ovvero intorno a pH=7.

  46. Titolazioni acido-base Pero’… attenzione a cosa succede quando, nel caso precedente, si continua ad aggiungere una base debole

  47. Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH4+ OH- NH3 + H2O +

  48. Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH4+ OH- NH3 + H2O + Quando aggiungo ancora 1 ml di NH3 non ci sono piu’ H+ da neutralizzare. Poiché NH3 é una base debole, NH3 in eccesso non é completamente spostato a destra, coem nel caso di una agiunta di NaOH

  49. Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH4+ OH- NH3 + H2O + Quando in soluzione abbiamo contemporaneamente NH3 e NH4+ , ciascuno dei due equilibri sposta verso sinistra l’altro

  50. Titolazioni acido-base NH3 + H+ NH4+ NH4+ OH- NH3 + H2O + 5x10-3 x 1x10-2 [OH-] [OH-] 1,8x10-5 [NH4+] (5x10-3 + 6x10-3) = Kb= [NH3] 1x10-3 x 1x10-2 (5x10-3 + 6x10-3) [OH-] = 3,6 x10-6 pOH = 5,44 pH = 8,56

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