Come calcolare pH acido idrossiacetico al punto d’equivalenza?

Qual è il pH di una soluzione 0.05 M di acido idrossiacetico (o acido glicolico) al punto d’equivalenza quando viene titolato con KOH equimolare? (pKa = 3,83)

Grazie!

Ciao,
per risolvere questo problema, dobbiamo considerare la reazione tra l'acido idrossiacetico (HOCCH₂COOH) e l'idrossido di potassio (KOH) equimolare.

L'acido idrossiacetico è un acido carbossilico debole e può essere rappresentato come segue:

HOCCH₂COOH ⇌ H⁺ + OCCH₂COO⁻

L'idrossido di potassio, KOH, è una base forte e si dissocia completamente in soluzione acquosa:

KOH → K⁺ + OH⁻

Nella reazione di titolazione, l'idrossido di potassio reagirà con l'acido idrossiacetico in un rapporto 1:1, quindi il punto di equivalenza corrisponderà alla completa neutralizzazione dell'acido. In altre parole, l'acido idrossiacetico sarà completamente convertito nel suo sale, l'acetato.

Poiché la concentrazione di acido idrossiacetico è 0,05 M e la reazione è 1:1, la concentrazione di ione acetato (OCCH₂COO⁻) nel punto di equivalenza sarà anche 0,05 M.

Per calcolare il pH nel punto di equivalenza, dobbiamo prendere in considerazione la reazione dell'acetato (OCCH₂COO⁻) con l'acqua:

OCCH₂COO⁻ + H₂O ⇌ HOCC₂COOH + OH⁻

Inizialmente, la concentrazione di OH⁻ sarà determinata dalla dissociazione dell'acqua. A 25 °C, la costante di dissociazione dell'acqua (Kw) è di 1,0 x 10⁻¹⁴ M². Quindi, supponendo che la concentrazione di OH⁻ sia x, possiamo scrivere:

x² = Kw = 1,0 x 10⁻¹⁴

Risolvendo per x, otteniamo:

x ≈ 1,0 x 10⁻⁷ M

Poiché la reazione dell'acetato con l'acqua è in equilibrio, supponiamo che la concentrazione di OH⁻ sia ancora x e la concentrazione di acido acetico (HOCC₂COOH) sia anche x.

Applicando il principio di conservazione della carica per l'equilibrio dell'acetato, otteniamo:

[H⁺] = [OH⁻] + [HOCC₂COOH]

Sostituendo i valori noti, otteniamo:

[H⁺] = (1,0 x 10⁻⁷) + (1,0 x 10⁻⁷) ≈ 2,0 x 10⁻⁷ M

Poiché il pH è definito come il logaritmo negativo della concentrazione di ioni idrogeno, possiamo calcolare il pH nel punto di equivalenza:

pH = -log[H⁺] ≈ -log(2,0 x 10⁻⁷) ≈ 6,70

Quindi, il pH di una soluzione 0,05 M di acido idrossiacetico al punto di equivalenza, quando viene titolato con KOH equimolare, sarà approssimativamente 6,70.