Esercizi sull'equilibrio acido-base

SISTEMA: acido debole poliprotico in acqua.
ESERCIZIO: 100 mg di acido ossalico (H 2C 2O 4) sono sciolti in 400 ml di acqua. Calcolare il pH
(K a1 = 5.6 • 10 -2 , K a2 = 5.4 • 10 -5 ).
Si calcola il peso molecolare di H 2C 2O 4: 90 g/mol
Si calcola quindi la concentrazione molare di H 2C 2O 4: 0.00278 M
H 2C 2O 4 è un acido debole biprotico e quindi reagisce in maniera parziale con acqua ad entrambi le
dissociazioni. Definendo x e y le quantità di acido che reagiscono alla prima e seconda
dissociazione, rispettivamente, le reazioni in gioco sono:
-
H2C2O4 + H2O HC2O4 + H3O +
C M iniziali: 0.00278 - 0 1 • 10 -7
C M finali: 0.00278 - x - x x
- 2-
HC2O4 + H2O C2O4 + H3O +
C M iniziali: x - 0 x
C M finali: x - y - y x + y
Tali reazioni sono governate dalle costanti di dissociazione acida (K a1 e K a2):
K a1 =
K a2 =
-
[HC2O4 ]
2-
[C2O4 ]
[H 2C 2O 4]
-
[HC2O4 ]
[H 3O + ]
[H 3O + ]
La risoluzione di questo sistema a due equazioni conduce a x = 2.66 • 10 -3 e y = 5.21 • 10 -5 . La
concentrazione molare totale di H 3O + è data dalla somma di questi due contributi e quindi:
[ H 3O + ] = 2.66 • 10 -3 + 5.21 • 10 -5 = 2.71 • 10 -3 .
pH = -log [ H 3O + ] = -log (2.71 • 10 -3 ) = 2.56
RISULTATO: pH = 2.56
5.6 • 10 -2 =
5.4 • 10 -5 =
NOTA: quando c’è una differenza di oltre 10 -3 tra K a1 e K a2, l’acido poliprotico può essere trattato
come un acido monoprotico in cui si prende in considerazione solo la K a1. La K a3 di un eventuale
acido triprotico può essere sempre trascurabile rispetto alla K a1.
x 2
0.00278 - x
y (x+y)
x - y
9