Esercizio svolto di chimica n.2

Esercizio 2 :

Ad una soluzione di 100ml di NaOH 0.15M si aggiunge tanto NH₄Cl_(solido)

(e si presuppone che il volume resti costante) sino a raggiungere un pH=9.3.

Quanti grammi di NH₄Cl sono stati aggiunti?

Kb NH₃ = 1,8∙10^-5.

Togliendo per ora Na⁺ e Cl^- (ioni “spettatori nel pH”, perché coniugati di elettroliti forti..),  ti rimangono in soluzione, NH₄⁺ e OH^-, che reagisono tra loro secondo la seguente neutralizzazione:

______NH₄⁺__+____ OH^-______-->__NH₃__+__H₂O

n_i_____n_i(?)____0,15M∙0,1L=0,015n____--

_____eccesso______difetto

n_f ___n_i-0,015_______--___________0,015

( presupponi in difetto OH^-, perché in tal modo rimangono NH₃ E NH₄⁺, a costituire una soluzione tampone, in accordo col valore del pH debolmente basico 9,3 che dovrà diventare, tipico di un tampone basico la cui Kb è dell'ordine di 10^-5!

Vediamo:

_______NH₃__+__H₂O__<=>__NH₄⁺___+____ OH^-

Mi___0,015n/0,1L_____________(n_i-0,015)/0,1L______--

Meq_0,015n/0,1L-x___________(n_i-0,015)/0,1L+x_____x[=10^-pOH=10^-4,7, dal pH 9,3 che deve

                                                                                                                                        risultare!]

trascuri -x e +x

Kb= 1,8∙10^-5=(n_i-0,015)/0,1L ∙ 10^-4,7

                            0,015/0,1L

1,8∙10^-5 ∙ 0,015 = (n_i-0,015) ∙ 10^-4,7

2,7∙10^-7 = 1,99∙10^-5n_i – 2,99∙10^-7

n_{i NH4+}=0,0286n≡n _NH4Cl ∙ PM _NH4Cl= g NH4Cl che si devono aggiungere....

{Se avessimo fatto (sbagliando!):

______NH₄⁺__+____ OH^-______-->__NH₃__+__H₂O

ni_____ni________0,015n__________--

______difetto_____eccesso

nf______--______0,015-ni__________ni

e pH direttamente dagli OH^-:

cioè (0,015-ni) / 0,1L = 10^-4,7

10^-4,7 ∙ 0,1 = 0,015 - n_i

n_i = 0,015-1,99∙10^-6 = 0,015n, il che è assurdo, ovvero come se non ci fosse stato né eccesso né difetto tra NH₄⁺ e OH^-...

Solo se il pH da ottenere fosse stato ben più basico, es. 12, avremmo potuto ritenere in eccesso la base forte OH^-, e quindi responsabile di tale pH:

______NH₄⁺__+____ OH^-______-->__NH₃__+__H₂O

ni_____ni________0,015n__________--

______difetto_____eccesso

nf______--______0,015-ni__________ni [tali n di NH₃, base debole, nulla possono, in aggiunta alla base forte OH^-, ai fini di un contributo ad un pH così basico, ovvero ad una concentrazione degli OH^- così alta!(10^-2M)]

e pH direttamente dagli OH^-:

cioè [OH^-] = (0,015-ni) / 0,1L =10^-pOH=10^-2 M (dal pH 12)

10^-2 ∙ 0,1 = 0,015 - n_i

n_i=0,015 – 0,001 = 0,014n ok! }