Bilancio protonico: spiegazione, esempi

Il bilancio protonico o condizione del protone esprime l’uguaglianza tra la concentrazione di ioni idrogeno ceduta dalle specie acide e quella acquistata dalle specie basiche.

Un metodo rigoroso del trattamento degli equilibri acido-base consiste nel considerare tutte le reazioni protolitiche che hanno luogo fra il solvente e gli acidi e le basi presenti in soluzione.

Per esempio il bilancio protonico per l’acqua pura si trova prendendo in esame l’equilibrio di dissociazione dell’acqua:

H2O H+ + OH

Da cui appare chiaro che : [H+] = [OH]

Mentre se è presente un acido forte monoprotico avente concentrazione molare pari ad a si ha:

[H+] = [OH] + a

Se la soluzione contiene sia un acido forte monoprotico che una base forte avente concentrazione molare pari a b si ha:

[H+] = [OH] + a – b

Se l’acido o la base forte hanno la possibilità di scambiare più di un protone per molecola, le concentrazioni di a e di b vanno moltiplicate per il rispettivo numero di protoni.

Il bilancio protonico per una soluzione contenente un acido debole monoprotico HB si ricava prendendo in esame gli equilibri:

H2O H+ + OH

HB H+ + B

Ed è dato da: [H+] = [OH] +[B]

Se a questa soluzione si aggiunge una base forte il bilancio protonico diviene: [H+] = [OH] +[B]+ a – b

Se una soluzione, oltre ad HB, all’acido forte e alla base forte contiene anche la base debole G è necessario tenere conto anche dell’equilibrio:

G + H+HG

In questo caso il bilancio protonico è: [H+] = [OH] +[B] – [HG] + a – b

Esempio

Determinare il bilancio protonico di NaNH4HPO4

Gli equilibri protolitici che interessano sono i seguenti:

H2O ⇄ H+ + OH       Kw = 1.00 ∙ 10-14

NH4+ ⇄ NH3 + H+       KNH4+ = 5.8 ∙ 10-10

HPO42- ⇄  H+ + PO43-     K3 = 4.8 ∙ 10-13

Lo ione idrogeno fosfato può comportarsi da base e pertanto:

HPO42- + H+ ⇄  H2 PO4    1/K2 = 1.6 ∙ 107

HPO42- + 2 H+ ⇄  H3PO4     1/K1K2 = 2.8 ∙109

Il bilancio protonico è pertanto:

[H+] = [OH] + [NH3] + [PO43-] – [HPO4] – 2 [H3PO4]

Il coefficiente 2 che precede [H3PO4] è dovuto al fatto che per trasformare lo ione HPO42- in una molecola di acido fosforico occorrono due protoni.

 

ARGOMENTI

GLI ULTIMI ARGOMENTI

TI POTREBBE INTERESSARE

Resa percentuale in una reazione. Esercizi svolti e commentati

La resa percentuale di una reazione costituisce un modo per valutare l'economicità di una reazione industriale che può essere accantonata se è bassa. Si possono...

Bilanciamento redox in ambiente basico: esercizi svolti

Il bilanciamento di una reazione redox in ambiente basico  può avvenire con  il metodo delle semireazioni. Nel bilanciamento vanno eliminati di eventuali ioni spettatori...

Temperature di ebollizione di composti organici

Le temperature di ebollizione dei composti organici forniscono informazioni relative alle loro proprietà fisiche e alle caratteristiche della loro struttura e costituiscono una delle...