Come calcolare pH soluzione ottenuta aggiungendo 0,1 moli HCl?

calcolare il ph di una soluzione ottenuta dopo aver aggiunto 0,1 moli HCl ad 1 litro di soluzione contenente CH3COOH 0,1M ed CH3COONa 0,3M con ka di CH3COOH vale 1,8*10^-5.

Ciao,
per calcolare il pH della soluzione, dobbiamo prima determinare la concentrazione dei vari ioni presenti dopo l'aggiunta dell'HCl e quindi utilizzare l'equazione di equilibrio del sistema acido-debole per trovare il pH.

La reazione principale coinvolta è quella tra l'acido acetico (CH3COOH) e l'acqua (H2O) per formare ioni acetato (CH3COO-) e ioni idronio (H3O+):

CH3COOH + H2O ⇌ CH3COO- + H3O+

Notiamo che l'acetato di sodio (CH3COONa) non influisce sul pH in questa reazione, poiché il suo anione acetato (CH3COO-) è uno spettatore e rimane in soluzione senza reagire.

Iniziamo calcolando la concentrazione degli ioni acetato e idronio dopo l'aggiunta dell'HCl.

Step 1: Calcolo delle moli di CH3COOH iniziali:
Molareità di CH3COOH (acido acetico) = 0,1 M
Volume della soluzione di CH3COOH = 1 litro

Moli di CH3COOH = Molareità x Volume (in litri)
Moli di CH3COOH = 0,1 mol/L x 1 L = 0,1 moli

Step 2: Calcolo delle moli di CH3COONa iniziali:
Molareità di CH3COONa (acetato di sodio) = 0,3 M
Volume della soluzione di CH3COONa non è fornito, ma non influisce sul pH.

Moli di CH3COONa = Molareità x Volume (in litri)

Step 3: Calcolo delle moli di HCl aggiunte:
Moli di HCl aggiunte = 0,1 moli

Step 4: Calcolo delle moli finali di CH3COOH e CH3COONa dopo l'aggiunta di HCl:
Moli finali di CH3COOH = 0,1 moli (iniziali) - 0,1 moli (HCl aggiunte) = 0 moli
Moli finali di CH3COONa = 0,3 moli (iniziali) - 0 moli (non reagisce con HCl) = 0,3 moli

Step 5: Calcolo delle moli finali di ioni acetato (CH3COO-) e idronio (H3O+):
Poiché l'acido acetico è un acido debole, consideriamo il suo equilibrio ionico.
Usiamo il Ka dell'acido acetico per calcolare il rapporto tra i moli degli ioni acetato e idronio a equilibrio.

Ka di CH3COOH = 1,8 x 10^-5

Ka = [CH3COO-][H3O+] / [CH3COOH]

Sappiamo che a equilibrio le moli di CH3COOH sono 0 (è stato neutralizzato dall'HCl), quindi possiamo semplificare l'equazione:

Ka = [CH3COO-][H3O+]

A questo punto, chiamiamo x la concentrazione dei moli di ioni acetato (CH3COO-) e di idronio (H3O+) a equilibrio. Quindi:

1,8 x 10^-5 = x * x

Ora risolviamo per x:

x^2 = 1,8 x 10^-5

x = √(1,8 x 10^-5) ≈ 0,0042426407 mol/L (approssimato a 4 cifre significative)

Step 6: Calcolo del pH:
pH = -log[H3O+]
pH = -log(0,0042426407)
pH ≈ 2,37

Quindi, il pH della soluzione dopo aver aggiunto 0,1 moli di HCl a 1 litro di soluzione contenente CH3COOH 0,1M e CH3COONa 0,3M con Ka di CH3COOH pari a 1,8 x 10^-5 è approssimativamente 2,37. La soluzione diventa acida a causa della formazione di ioni idronio attraverso la reazione con l'acido acetico residuo.