Costante acida dalla pressione osmotica: esercizi svolti

La costante acida di un acido debole può essere determinata dalla conoscenza del valore della pressione osmotica.
La pressione osmotica è definita come p = CRTi dove p è la pressione espressa in atmosfere, C è la concentrazione della soluzione espressa in mol/L ,R è la costante universale dei gas pari a 0.08206 atm L mol-1K-1, T è la temperatura in gradi Kelvin  e i è l’indice di vant’Hoff.

Se il soluto è un non elettrolita i = 1, se il soluto è un elettrolita forte i è pari al numero di ioni derivanti dalla dissoluzione dello stesso: ad esempio per NaCl che in soluzione dà 2 ioni ovvero Na+ e Cl i = 2 mentre per Na2SO4 che in soluzione dà 3 ioni ovvero 2 Na+ e SO42- il valore di i = 3. Per gli elettroliti deboli come un acido debole, ad esempio HF l’indice di vant’Hoff assume un valore maggiore di 1 e minore di 2.

L’indice di vant’Hoff viene definito come:

i = 1 + α (ν -1 )   (1)
dove α è il grado di dissociazione e ν rappresenta le moli formate dalla dissociazione di 1 mole di sostanza ricavabile dalla relazione stechiometrica.

 

Determinazione della costante di equilibrio

Dalla conoscenza della pressione osmotica è possibile calcolare il valore della costante acida di un acido debole.

Si supponga che l’acido debole HA avente concentrazione 0.0100 M alla temperatura di 25.0 °C  eserciti una pressione di 200.0 torr e si voglia calcolare la Ka di quest’acido.

Esprimiamo la pressione e la temperatura nelle opportune unità di misura:

p = 200.0/760 = 0.263 atm

T = 25.0 + 273 = 298 K

Sostituiamo questi valori nell’espressione della pressione osmotica:

0.263 = 0.0100 ∙ 0.08206 ∙ 298 ∙ i

Da cui i = 1.075

Per HA il valore di ν è pari a 2 pertanto conoscendo i possiamo ricavare α. Sostituendo nella (1) si ha:

1.075 = 1 + α ( 2 – 1) = 1 + α

Da cui α = 0.075

Il grado di dissociazione α è definito come il rapporto tra le moli dissociate e quelle iniziali quindi assumendo 1 L di soluzione:

0.075 = moli dissociate/0.0100

Moli dissociate = 0.00075

Dalla dissociazione di HA 0.0100 M si ha quindi che la concentrazione di H+ e quella di A all’equilibrio valgono 0.00075 M mentre la concentrazione di HA vale 0.0100 – 0.00075 =0.00925 M

Sostituendo questi valori nell’espressione di Ka si ottiene:

Ka = [H+][A]/[HA]= (0.00075)(0.00075) / 0.00925 = 6.08 ∙ 10-5

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...