Calcoli di titolazione: acido debole - base debole

Il pH in diversi stadi di una titolazione di un acido o di una base debole è calcolato usando metodi diversi durante i vari punti della titolazione. Se un acido o una base debole è il principale determinante del pH, vengono usati la Ka o Kb e una tabella ICE, o l’equazione di Henderson-Hasselbalch. Se dopo la reazione di neutralizzazione, è presente un acido o una base forte, per calcolare il pH viene usata la concentrazione degli ioni idronio o idrossido rimanenti.Il pH iniziale di 50 millilitri di una soluzione di acido acetico 0, 10 molare è 2, 87 e viene calcolato utilizzando il valore della Ka e una tabella ICE, poiché l’acido acetico è il principale contribuente. Se questa soluzione contenente 0, 0050 moli di acetato viene titolata con idrossido di sodio 0, 10 molare, gli ioni idrossido reagiscono con acido acetico per produrre acetato, risultando in un tampone. Pertanto, quando si aggiungono 10 millilitri di idrossido di sodio contenente 0, 0010 moli di ioni idrossido, si formano 0, 0010 moli di acetato, e rimangono 0, 0040 moli di acido acetico.Il pH del tampone può essere calcolato sostituendo questi valori nell’equazione di Henderson-Hasselbalch ed è uguale a 4, 14. Quando si aggiungono 25 millilitri di idrossido di sodio, metà delle moli iniziali di acido acetico vengono convertite in acetato. A questo punto, il pH è uguale al pKa, poiché la quantità di acido acetico e lo ione acetato sono uguali.L’ulteriore aggiunta di idrossido di sodio fino a 50 millilitri converte tutte le molecole di acido acetico in acetato, e il punto di equivalenza viene raggiunto. Poiché gli ioni acetato sono basici, il punto di equivalenza si trova nella regione di base. La concentrazione dello ione acetato è calcolata dividendo il numero di moli per il volume totale della soluzione.Il pH è determinato usando la Kb per gli ioni acetato e una tabella ICE, poiché lo ione acetato è il principale contributuente del pH nel punto di equivalenza. Il Kb per l’acetato si calcola con la formula:Kw è uguale a Ka per Kb ed è uguale a 5, 6 10⁻¹⁰. Sostituendo le concentrazioni di equilibrio nell’espressione per Kb si ottiene la concentrazione di idrossido, 5, 3 10⁻⁶ molare.Il pOH e il pH della soluzione sono rispettivamente 5, 28 e 8, 72. Un’ulteriore aggiunta di idrossido di sodio nella soluzione produce una miscela di ioni acetato e idrossido di sodio. Tuttavia, la concentrazione finale di idrossido di sodio determina il pH della soluzione, poiché è una base più forte dell’acetato.Pertanto, se si aggiungono 70 millilitri di idrossido di sodio nella soluzione, la concentrazione finale degli ioni idrossido può essere calcolata sottraendo le moli totali di acido acetico, 0, 0050 moli, dalle moli totali di ioni idrossido aggiunti, 0, 0070 moli, e dividendo per il volume totale della soluzione, 120 millilitri o 0, 12 litri. Poiché la concentrazione di ioni idrossido è 0, 017 molare, il pOH e il pH della soluzione sono calcolati rispettivamente di 1, 78 e 12, 22.