15.8: Soluzioni di basi deboli

Alcuni composti producono ioni idrossido quando vengono sciolti reagendo chimicamente con molecole d’acqua. In tutti i casi, questi composti reagiscono solo parzialmente e quindi sono classificati come basi deboli. Questi tipi di composti sono anche abbondanti in natura e materie prime importanti in varie tecnologie. Ad esempio, la produzione globale dell’ammoniaca di base debole è in genere ben oltre le 100 tonnellate metriche all’anno, essendo ampiamente utilizzata come fertilizzante agricolo, una materia prima per la sintesi chimica di altri composti e un principio attivo nei detergenti domestici. Quando viene sciolta in acqua, l’ammoniaca reagisce parzialmente alla produzione di ioni idrossido, come mostrato qui:

Questa è, per definizione, una reazione acido-base, in questo caso che comporta il trasferimento di ioni H⁺ da molecole d’acqua a molecole di ammoniaca. In condizioni tipiche, solo circa l’1% dell’ammoniaca disciolta è presente come_{NH 4}⁺ ioni.

Calcolo delle concentrazioni di ioni idrossido e del pOH in una soluzione di base debole

Trova la concentrazione di ione idrossido, il pOH e il pH di una soluzione di 0,25 M di trimetilammina, una base debole:

La tabella ICE per questo sistema è

Sostituendo i termini di concentrazione di equilibrio nell’espressione K_b si ottiene

Assunzione di x << 0,25 e risoluzione dei rendimenti x

Questo valore è inferiore al 5% della concentrazione iniziale (0,25), quindi l’ipotesi è giustificata.

Come definito nella tabella ICE, x è uguale alla concentrazione di equilibrio dello ione idrossido:

Il pOH è calcolato per essere

Utilizzando la relazione;

permette il calcolo del pH:

Determinazione di K_b dal pH

Se il pH della soluzione di 0,28 M di etilammina (C₂H₅NH₂) è 12,10, qual è il suo K_b?

Per calcolare il K_b dell’etilammina, è necessario prima determinare il pOH e la concentrazione di ioni idrossido. Poiché il pH è 12,10, il pOH può essere calcolato come segue:

Poiché il pOH è 1,90, la concentrazione di ioni idrossido della soluzione può essere calcolata utilizzando la formula

La tabella ICE può essere costruita per questo sistema come segue

Poiché lo 0,0126 M è pari al 4,5% di 0,28 M, 0,28 − 0,0126 può essere considerato quasi uguale a 0,28 M dalla regola del 5%.

Dopo aver sostituendo i valori di cui sopra nell’espressione con il K_b dell’etilammina,

Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e Sezione 4.2: Classificazione delle reazioni chimiche e 14.3 Punti di forza relativi di acidi e basi.