16.4: Calcolo delle variazioni di pH in una soluzione tampone

Un tampone può prevenire un improvviso calo o aumento del pH di una soluzione dopo l’aggiunta di un acido forte o di una base fino alla sua capacità di buffering; tuttavia, tale aggiunta di un acido o di una base forte si traducono in un leggero cambiamento di pH della soluzione. La piccola variazione di pH può essere calcolata determinando la variazione risultante nella concentrazione dei componenti tampone, cioè un acido debole e la sua base coniugata o viceversa. Le concentrazioni ottenute utilizzando questi calcoli stechiometrici possono essere utilizzate per determinare il pH finale della soluzione usando l’equazione di Henderson-Hasselbalch o una tabella ICE.

Ad esempio, una soluzione tamponata contiene 0,65 mol di acido formico e formato sodio. Poiché la concentrazione dell’acido debole e della sua base coniugata è la stessa qui, il pH della soluzione è uguale al pK_a dell’acido debole, che è 3,74 in questo caso. Se in questa soluzione viene aggiunto 0,05 mol HNO_3, le variazioni risultanti nella concentrazione dell’acido formico e del formato sodio possono essere determinate mediante calcoli stechiometrici, come mostrato nella tabella seguente.

Il pH finale della soluzione può quindi essere determinato collegando concentrazioni modificate di acido formico e formato sodio nell’equazione di Henderson-Hasselbalch.

Pertanto, l’aggiunta di 0,05 mol di HNO₃ riduce il pH della soluzione da 3,74 a 3,67.

Analogamente, se nella stessa soluzione viene aggiunto 0,10 mol NaOH, le variazioni risultanti nella concentrazione dell’acido formico e del formato sodio possono essere determinate mediante calcoli stechiometrici, come mostrato nella tabella seguente.

Il pH finale della soluzione può quindi essere determinato collegando concentrazioni modificate di acido formico e formato sodio nell’equazione di Henderson-Hasselbalch.

Pertanto, l’aggiunta di NaOH da 0,10 mol aumenta il pH della soluzione da 3,74 a 3,87.