Come useresti l'equazione di Henderson-Hasselbalch per calcolare il pH di ciascuna soluzione?
Risposta:
Avvertimento! Risposta lunga.
Spiegazione:
1. Il buffer di base
L'equilibrio chimico per un buffer di base è
#"B + H"_2"O" ⇌ "BH"^+ + "OH"^"-"#
L'equazione di Henderson-Hasselbalch per questo buffer è
#color(blue)(|bar(ul(color(white)(a/a) "pOH" = "p"K_"b" + log((["BH"^+])/(["B"]))color(white)(a/a)|)))" "#
Per l'etilammina (#"B"#), #"p"K_"b" = 3.19#.
Dal momento che sia #"B"# e #"BH"^+# sono nella stessa soluzione, il rapporto delle loro molarità è uguale al rapporto delle loro talpe.
Supponiamo di avere 1000 g di soluzione.
Quindi abbiamo 14.0 g #"CH"_3"CH"_2"NH"_2 ("B")# e 11.8 g #"CH"_3"CH"_2"NH"_3"Br" ("BH"^+)#.
#"Moles of B" = 14.0 color(red)(cancel(color(black)("g B"))) × "1 mol B"/(45.08 color(red)(cancel(color(black)("g B")))) = "0.3106 mol B"#
#"Moles BH"^+ = 11.8 color(red)(cancel(color(black)("g BH"^+))) × ("1 mol BH"^+)/(126.00 color(red)(cancel(color(black)("g BH"^+)))) = "0.093 65 mol BH"^+#
#"pOH" = "p"K_b + log((["BH"^+])/(["B"])) = 3.19 + log(("0.093 65" color(red)(cancel(color(black)("mol"))))/(0.3106 color(red)(cancel(color(black)("mol")))))=3.19 + log(0.3015) = "3.19 – 0.52" = 2.67#
#"pH" = "14.00 – pOH" = "14.00 – 2.67" = 11.33#
2. Il tampone acido
L'equilibrio chimico per un tampone acido è
#"HA" + "H"_2"O" ⇌ "H"_3"O"^+ +"A"^"-"#
L'equazione di Henderson-Hasselbalch per questo buffer è
#color(blue)(|bar(ul(color(white)(a/a) "pH" = "p"K_"a" + log((["A"^"-"])/(["HA"]))color(white)(a/a)|)))" "#
Per acido acetico (#"HA"#), #"p"K_"a" = 4.75#.
Dal momento che sia #"HA"# e #"A"^"-"# sono nella stessa soluzione, il rapporto delle loro molarità è uguale al rapporto delle loro talpe.
Abbiamo 12.5 g #"HC"_2"H"_3"O"_2 ("HA")# e 14.0 g #"NaC"_2"H"_3"O"_2 ("A"^"-")#.
#"Moles of HA" = 12.5 color(red)(cancel(color(black)("g HA"))) × "1 mol HA"/(60.05 color(red)(cancel(color(black)("g HA")))) = "0.2082 mol HA"#
#"Moles of A"^"-"=14.0 color(red)(cancel(color(black)("g A"^"-"))) × (1 "mol A"^"-")/(82.03 color(red)(cancel(color(black)("g A"^"-")))) = "0.1707 mol A"^"-"#
#"pH" = "p"K_"a" + log((["A"^"-"])/(["HA"])) = 4.75 + log((0.1707 color(red)(cancel(color(black)("mol"))))/(0.2082 color(red)(cancel(color(black)("mol"))))) = 4.75 + log(0.8199) = "4.75 – 0.09" = 4.66#