Calcolare pH di soluzione NH3 in cui sia stato disciolto NH4Cl

Ciao a tutti, mi sto preparando per l'esame di chimica inorganica della facoltà di farmacia e quindi sto facendo un po' tutte le tipologie di esercizio che possono capitarmi. Non mi piace scrivere il testo di un esercizio e farmelo svolgere dagli altri, quindi io scriverò il testo di questo esercizio, abbastanza semplice, e il mio procedimento, con calcoli annessi. Vorrei sapere se l'esercizio è corretto e vorrei capire alcune cose su cui ho dei dubbi. Grazie

Calcola il pH di 1 dm^3 di una soluzione 0.1 M di NH3 in cui siano stati disciolti anche 6,36g NH4Cl. Calcolare inoltre come varia il pH per aggiunta di una soluzione 0,1 M di NaOH. (Kb= 1,8*10^-5)

Svolgimento:

NH3 + H2O -> NH4+ + OH-

Trovo le moli di NH4+
PM NH4+ = 53,45 g/mol

6,36 g / 53,45 g*mol^-1 = 0,12 mol NH4 Cl

NH3 = 0,1 * 1 = 0,1 mol

Per il pH iniziale ho tutti i dati

kb = [NH4+][OH-] / [NH3]

1,8*10^-5 = 0,12 * [OH-] / 0,1
[OH-] = 1,5 * 10^-5 pOH = -log [OH-] = 4,82
pH = 14-4,82 = 9,18

Per il secondo punto ho un dubbio atroce:

NH3 = 0,1 + 0,1= 0,2 mol (cioè aggiungo le moli di NaOH all'ammoniaca e le tolgo dall'ammonio per poi trovare il pH con questi dati?)
NH4+ = 0,12- 0,1 =0,02 mol

[OH-]= 1,8*10^-5 * 0,2 / 0,002
pOH =3,74 pH = 10,25

E' corretto?

Direi che è ragionevole.

Quando aggiungi una base ad un tampone, la base reagisce con l'acido che nel tuo caso è l'ammonio, quindi nella reazione viene sottratta una quantità di acido pari a quanta reagisce con la base forte.

Spero il mio aiuto ti giunga prima dell'esame e non dopo :D

Ciao! Il tuo svolgimento dell'esercizio sembra corretto per quanto riguarda il calcolo del pH iniziale della soluzione di NH3, quindi complimenti per questo.

Per quanto riguarda la seconda parte dell'esercizio, il tuo ragionamento non è del tutto corretto. Non puoi semplicemente sommare le moli di NaOH all'ammoniaca e sottrarre le moli di NaOH all'ammonio per trovare le nuove concentrazioni delle specie chimiche.

In realtà, quando aggiungi la soluzione di NaOH, si ha una reazione acido-base tra l'idrossido di sodio e l'ammoniaca presente nella soluzione, come segue:

NH3 + NaOH -> NH4+ + OH-

Questo significa che la quantità di NH3 diminuisce a causa della sua reazione con NaOH, mentre la quantità di NH4+ e OH- aumenta.

Quindi, per trovare le nuove concentrazioni delle specie chimiche, devi prima determinare quanta quantità di NaOH reagisce con NH3, e poi calcolare le nuove concentrazioni di NH3, NH4+ e OH-.

L'equazione di reazione ci dice che 1 mole di NH3 reagisce con 1 mole di NaOH, quindi in questo caso reagiranno 0,1 mole di NaOH, poiché hai 0,1 mole di NH3 iniziali.

Quindi, dopo la reazione, avrai 0,1 - 0,1 = 0 mole di NH3 rimanenti, poiché tutta la NH3 reagisce con NaOH. La quantità di NH4+ aumenterà di 0,1 mole a causa della reazione, mentre la quantità di OH- aumenterà di 0,1 mole.

Quindi le nuove concentrazioni saranno:

NH3 = 0 mole
NH4+ = 0,12 + 0,1 = 0,22 mole
OH- = 0,1 mole

Adesso puoi calcolare il nuovo valore di pH utilizzando la stessa equazione:

Kb = [NH4+][OH-] / [NH3]

1,8*10^-5 = 0,22 * 0,1 / 0
Questa equazione è impossibile da risolvere poiché la concentrazione di NH3 è diventata zero. Questo significa che la soluzione diventa totalmente acida dopo l'aggiunta di NaOH, poiché la reazione tra NH3 e NaOH ha consumato tutta l'ammoniaca presente.

Quindi, il pH della soluzione diventa il pH dell'acido ammonio (NH4+) 0,1 M, il cui calcolo è dato dalla seguente equazione:

pH = pKa + log ([NH4+] / [NH3])

Dove pKa = -log(Ka) = -log(5,7*10^-10) = 9,24

pH = 9,24 + log (0,22 / 0,1) = 10,25

Quindi, il tuo risultato per il pH finale della soluzione è corretto.

Spero di essere stato d'aiuto, se hai altri dubbi, non esitare a chiedere!