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REAZIONI ACIDO-BASE

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Academic year: 2021

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(1)

REAZIONI ACIDO-BASE

Teoria Arrhenius (1887)

“Acido è una specie chimica che in soluzione acquosa si dissocia per dare uno (monoprotico) o più (poliprotico) ioni idrogeno”.

“Base è una specie chimica che in soluzione acquosa dà uno o più ioni ossidrile”.

HNO

3

NO

3-

+ H

+

NaOH Na

+

+ OH

-

Teoria Brönsted-Lowry

“Acido è un specie chimica in grado di donare uno ione idrogeno ad un’altra” – “Base è una specie chimica in grado di accettare uno ione idrogeno da un’altra”.

Sistemi acido-base / coppie coniugate acido-base

HNO

3

+ H

2

O H

3

O

+

+ NO

3-

(2)

Teoria Lewis (1923)

“Acido è una specie chimica in grado di accettare una coppia di elettroni da un’altra” - “Base è una specie chimica in grado di donare una coppia di elettroni ad un’altra”.

Mentre tutte le coppie acido-base secondo Brönsted-Lowry sono anche coppie acido-base secondo Lewis, non è vero il contrario.

[Cu(H

2

O)

6

]

2+

+ NH

3

[CuNH

3

(H

2

O)

5

]

2+

+ H

2

O

(3)

HA + H

2

O H

3

O

+

+ A

-

HA + B BH

+

+ A

-

Keq = a(BH

+

) a(A

-

) / a(HA) a(B) a = attività o concentrazione attiva = f x c

Se c 0 allora f 1 a = c

f consente di operare su di una soluzione a concentrazione c NON IDEALE come se lo fosse

Keq = [BH

+

] [A

-

] / [HA] [B]

Keq = [H

3

O

+

] [A

-

] / [HA] [H

2

O]

[H

2

O] Keq = Ka = [H

3

O

+

] [A

-

] / [HA]

B + H

2

O BH

+

+ OH

-

Keq = [BH

+

] [OH

-

] / [B] [H

2

O]

[H

2

O] Keq = Kb = [BH

+

] [OH

-

] / [B]

(4)

HClO

4

> HBr > H

2

SO

4

> HCl

(5)
(6)

SOSTANZE ANFIPROTICHE - AUTOPROTOLISI

H

2

O + H

2

O H

3

O

+

+ OH

-

[H

2

O]

2

Keq = Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

] = 1 x 10

-14

a 25 °C

[H

3

O

+

] = [OH

-

] = 10

-7

mol L

-1

a 25 °C

pH = - log [H

+

] = - log 10

-7

= 7 soluzione neutra

- log Kw = - log [H

3

O

+

] [OH

-

]

pKw = - log [H O

+

] - log [OH

-

] pKw = pH + pOH [H

3

O

+

] > 10

-7

soluzione è acida e il pH < 7

[H

3

O

+

] < 10

-7

soluzione è basica e il pH > 7

(7)

HA + H

2

O H

3

O

+

+ A

-

Ka = [H

3

O

+

] [A

-

] / [HA]

A

-

+ H

2

O HA + OH

-

Kb = [AH] [OH

-

] / [A

-

]

Ka x Kb = ([H

3

O

+

] [A

-

] / [HA]) x ([AH] [OH

-

] / [A

-

])

Ka x Kb = Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

] = costante a t° costante

(8)

CALCOLO del pH per soluzioni acquose di ACIDI E BASI MONOPROTICI FORTI

Se C

HA

> 10

-6

allora [H

+

] = C

HA

Calcolare il pH di una soluzione 2.0 10

-3

M di HCl

[H

3

O

+

] = 2 10

-3

pH = - log (2 10

-3

) = 3 –log 2 = 3-0,30 = 2,70

Calcolare il pH di una soluzione 10

-8

M di HCl HA + H

2

O H

3

O

+

+ A

-

H

2

O + H

2

O H

3

O

+

+ OH

-

[H

3

O

+

] = [OH

-

] + [A

-

] EN [A

-

] = C

HA

BM

Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

]

(9)

[H

3

O

+

] = Kw / [H

3

O

+

] + C

HA

[A

-

] = C

HA

Kw / [H

3

O

+

] = [OH

-

] [H

3

O

+

]

2

= C

HA

[H

3

O

+

] + Kw

[H

3

O

+

]

2

- C

HA

[H

3

O

+

] – Kw = 0 ax

2

+ bx + c = 0

x

2

- 10

-8

x - 10

-14

= 0 x = [-b ± (b

2

– 4ac)

1/2

] / 2a

pH = 6,98

(10)

Calcolare il pH di una soluzione 10

-8

M di NaOH B + H

2

O BH

+

+ OH

-

H

2

O + H

2

O H

3

O

+

+ OH

-

[OH

-

] = [H

3

O

+

] + [BH

+

] EN [BH

+

] = C

B

BM

Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

]

Kw / [H

3

O

+

] = [H

3

O

+

] + C

B

[BH

+

] = C

B

Kw / [H

3

O

+

] = [OH

-

] Kw = [H

3

O

+

]

2

+ C

B

[H

3

O

+

]

[H

3

O

+

]

2

+ C

B

[H

3

O

+

] – Kw = 0 x

2

+ 10

-8

x - 10

-14

= 0

pH = 7,02

(11)

TITOLAZIONE ACIDO FORTE con BASE FORTE

Equivalenti titolante = Equivalenti analita nel

campione

(12)

50,00 mL HCl 1M titolati con NaOH 1M Prima che inizi la titolazione

[H

3

O

+

] = 1 pH = 0

Dopo l’aggiunta di 10,00mL

[H

3

O

+

] = (50x1)–(10x1)/60 = 40/60 = 0,666 = 6,66 10

-1

pH = 1-log 6,66 = 0,177 = 0,18

Dopo l’aggiunta di 20,00mL

[H

3

O

+

] = (50x1)–(20x1)/70 = 30/70 = 0,4286 = 4,29 10

-1

pH = 1-log 4,29 = 0,37

Dopo l’aggiunta di 30,00mL

[H

3

O

+

] = (50x1)–(30x1)/80 = 20/80 = 0,25 = 2,50 10

-1

pH = 1-log 2,50 = 0,6

(13)

Dopo l’aggiunta di 40,00mL

[H

3

O

+

] = (50x1)–(40x1)/90 = 10/90 = 0,111 = 1,11 10

-1

pH = 1-log 1,11 = 0,955 Dopo l’aggiunta di 49,90mL

[H

3

O

+

] = (50x1)–(49,9x1)/99,9 = 0,1/99,9 = 1 10

-3

pH = 3

Al punto equivalente NaCl

[H

3

O

+

] = [OH

-

] = 10

-7

pH = 7

Dopo il p.e. 0,10 mL di NaOH in eccesso

[OH

-

] = (0,1x1)/100,1 = 1 10

-3

pOH = 3 pH = 11

(14)

Prima punto equivalente [H

3

O

+

] = [(VxN)

A

–(VxN)

B

]/V

tot

Al punto equivalente

[H

3

O

+

] = [OH

-

] soluzione del sale Dopo il punto equivalente

[OH

-

] = (VxN)

B in eccesso

/V

tot

(15)
(16)
(17)
(18)

CALCOLO del pH per soluzioni acquose di ACIDI E BASI MONOPROTICI DEBOLI

HA + H

2

O H

3

O

+

+ A

-

H

2

O + H

2

O H

3

O

+

+ OH

-

[H

3

O

+

] = [OH

-

] + [A

-

] EN [A

-

] + [HA] = C

HA

BM

Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

]

Ka = [H

3

O

+

] [A

-

] / [HA]

[HA] = C

HA

– [A

-

]

[A

-

] = [H

3

O

+

] – [OH

-

] [OH

-

] = Kw / [H

3

O

+

]

Ka = [H

3

O

+

] [A

-

] / [HA]

[H

3

O

+

] ([H

3

O

+

] - Kw/[H

3

O

+

])

C

HA

- [H

3

O

+

] + Kw/[H

3

O

+

]

Ka =

(19)

x (x - Kw/x) C

HA

- x + Kw/x Se [H

3

O

+

] = x Ka =

X

3

+ Ka X

2

– (Kw+C

HA

Ka) X - KaKw = 0

1° approssimazione

HA è comunque un acido quindi [H

3

O

+

] >>> [OH

-

]

[H

3

O

+

] = [OH

-

] + [A

-

] = [A-]

[A

-

] + [HA] = C

HA

Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

]

Ka = [H

3

O

+

] [A

-

] / [HA]

[HA] = C

HA

– [H

3

O

+

]

[H

3

O

+

] [H

3

O

+

]

C

HA

- [H

3

O

+

]

Ka =

(20)

X

2

C

HA

- X Ka =

Se [H

3

O

+

] = x

X

2

= Ka (C

HA

– X) X

2

+ KaX - KaC

HA

= 0

2° approssimazione (fattore KaX trascurabile rispetto a KaC

HA

)

HA è un acido debole quindi poco dissociato [H

3

O

+

] <<< C

HA

Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

]

Ka = [H

3

O

+

] [A

-

] / [HA]

[HA] = C

HA

– [H

3

O

+

] = C

HA

[H

3

O

+

] = [A

-

]

X

2

C

HA

Ka =

Se [H

3

O

+

] = x

X

2

= Ka C

HA

X = Ka C

HA

HA + H

2

O H

3

O

+

+ A

-

CHA-x x x

C

HA

> 10

-3

e Ka < 10

-3

(21)

X = (Ka C

HA

)

1/2

- log [H

3

O

+

] = - log (Ka C

HA

)

1/2

= - ½ log (KaC

HA

) pH = - ½ log Ka + (– ½ log C

HA

) = ½ pKa – ½ log C

HA

Calcolare il pH di una soluzione 0,2 N di Acido Formico Ka = 1,8 10

-4

HCOOH + H

2

O H

3

O

+

+ HCOO

-

Ka C

HA

[H

3

O

+

] = = 1,8 10

-4

x 0,2 =

= 6 10

-3

pH = 2,22

3,6 10

-5

(22)

1° approssimazione [H

3

O

+

] >>> [OH

-

]

[OH

-

] circa 10

-12

<<<< 6 10

-3

2° approssimazione [H

3

O

+

] <<< C

HA

6 10

-3

<< 2 10

-1

B + H

2

O BH

+

+ OH

-

H

2

O + H

2

O H

3

O

+

+ OH

-

[OH

-

] = [H

3

O

+

] + [BH

+

] [BH

+

] + [B] = C

B

Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

]

Kb = [BH

+

] [OH

-

] / [B]

[B] = C

B

– [BH

+

]

[BH

+

] = [H

3

O

+

] – [OH

-

] [H

3

O

+

] = Kw / [OH

-

]

Kb = [BH

+

] [OH

-

] / [B]

[OH

-

] ([Kw/[OH

-

] – [OH

-

])

C

B

– Kw/[OH

-

] + [OH

-

]

Kb =

(23)

Se [OH

-

] = x x (Kw/x - x) C

B

- Kw/x + x Kb =

X

3

+ Kb X

2

– (Kw+C

B

Kb) X - KbKw = 0

1° approssimazione

B è comunque una base quindi [OH

-

] >>> [H

3

O

+

]

[OH

-

] = [H

3

O

+

] + [BH

+

] = [HB

+

] [BH

+

] + [B] = C

B

Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

]

Kb = [BH

+

] [OH

-

] / [B]

[B] = C

B

– [OH

-

]

[OH

-

] [OH

-

] C

B

- [OH

-

]

B + H

2

O BH

+

+ OH

-

Kb =

CHA-x x x

(24)

X

2

C

B

- X Se [OH

-

] = x Kb =

X

2

= Kb (C

B

– X) X

2

+ KbX - KbC

B

= 0

2° approssimazione (fattore KbX trascurabile rispetto a KbC

B

)

B è una base debole quindi poco dissociata [OH

-

] <<< C

B

Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

] [OH

-

] = [HB

+

]

Kb = [BH

+

] [OH

-

] / [B]

[B] = C

B

– [OH

-

] = C

B

X

2

C

B

Kb =

Se [OH

-

] = x

X

2

= Kb C

B

X = Kb C

B

C

B

> 10

-3

e Kb < 10

-3

(25)

X = (Kb C

B

)

1/2

- log [OH

-

] = - log (Kb C

B

)

1/2

= - ½ log (KbC

B

) pOH = - ½ log Kb + (– ½ log C

B

) = ½ pKb – ½ log C

B

pOH = pKw - pH e Kb = Kw / Ka - pH + pKw = ½ p(Kw/Ka) – ½ log C

B

pH = pKw - ½ p(Kw/Ka) + ½ log C

B

pH = pKw - ½ pKw – ½ p(1/Ka) + ½ log C

B

pH = + ½ pKw + ½ pKa + ½ log C

B

(26)

Calcolare il pH di una soluzione 0,1 N di Ammoniaca pKa = 9,244

NH

3

+ H

2

O NH

4+

+ OH

-

Ka = 10

-9,244

Kb = Kw/Ka = 10

-14

/10

-9,244

= 1,75 10

-5

pH = + ½ pKw + ½ pKa + ½ log C

B

Kb C

B

[OH

-

] = = 1,75 10

-5

x 0,1 = 1,75 10

-6

Kw

[OH

-

]

[H

3

O

+

] = pH = 11,12

(27)

FRAZIONE MOLARE di UNA SPECIE CHIMICA

Computo delle masse in funzione di un parametro variabile

[HA]

C

HA

Frazione di HA = 

HA

= [HA]

[HA] + [A

-

]

=

Frazione di A

-

= 

A-

= [A

-

] C

HA

[A

-

]

[HA] + [A

-

]

=

HA

+ 

A-

= 1

Dividendo numeratore e denominatore per [HA] Ka [H

+

] [A

-

]

[HA] =

HA

= 1

1 + Ka/[H

+

]

[H

+

] [H

+

] + Ka

=

A-

= Ka/[H+]

1 + Ka/[H

+

]

Ka

[H

+

] + Ka

=

(28)
(29)
(30)
(31)
(32)

CALCOLO del pH per soluzioni acquose di ACIDI E BASI POLIPROTICI

ACIDI FORTI alla 1° dissociazione e 2° dissociazione Acidi del tipo H

2

SO

4

H

2

SO

4

+ H

2

O H

3

O

+

+ HSO

4-

Ka

1

>> 1

HSO

4-

+ H

2

O SO

42-

+ H

3

O

+

Ka

2

=2,1 10

-2

C

Ac

= c [H

3

O

+

] = 2c

Calcolare il pH di una soluzione 0,05M di acido solforico

[H

3

O

+

] = 2c = 0,1M pH = 1

(33)

ACIDI / BASI DEBOLI ANCHE alla 1° dissociazione Ka

1

>> Ka

2

, Ka

2

>> Ka

3

H

2

S, H

2

SO

3

, H

2

CO

3

, H

3

PO

4

, H

3

BO

3

, H

2

C

2

O

4

[H

3

O

+

] = (Ka

1

C

Ac

)

1/2

pH = ½ pKa

1

– ½ log C

Ac

[OH

-

] = (Kb

1

C

Base

)

1/2

pH = + ½ pKw + ½ pKa + ½ log C

B

ACIDI FORTI alla 1° dissociazione e deboli alla seconda

Acidi con Ka

1

>>> Ka

2

si comportano come acidi monoprotici

(34)

CALCOLO DEL pH di una soluzione contenente un sale del tipo NaHA o Na

2

HA

HS

-

, HSO

3-

, HCO

3-

, H

2

PO

4-

, HPO

42-

, H

2

BO

3-

, HC

2

O

4-

HA

-

+ H

2

O H

2

A + OH

-

HA

-

+ H

2

O A

2-

+ H

3

O

+

[H

3

O

+

] [A

2-

]

[HA

-

] Ka

2

=

[H

2

A] [OH

-

] [HA

-

] Kb

2

=

2[A

2-

] + [HA

-

] + [OH

-

] = [H

3

O

+

] + [Na

+

] [A

2-

] + [HA

-

] + [H

2

A] = C

sale

Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

]

[A

2-

] = Ka

2

[HA

-

]/[H

3

O

+

] [H

2

A] = Kb

2

[HA

-

]/[OH

-

]

[OH

-

] = Kw/[H

3

O

+

]

[Na

+

] = C

sale

(35)

2[A

2-

] + [HA

-

] + [OH

-

] = [H

3

O

+

] + [A

2-

] + [HA

-

] + [H

2

A]

[A

2-

] + [OH

-

] = [H

3

O

+

] + [H

2

A]

[H

3

O

+

] = [OH

-

] + [A

2-

] - [H

2

A]

Ka

2

[HA

-

]/[H

3

O

+

] -

Kw/Ka

1

([HA

-

] [H

3

O

+

]/Kw) Kw/[H

3

O

+

] +

[H

3

O

+

] =

Ka

2

[HA

-

]/[H

3

O

+

] - Kw/[H

3

O

+

] +

[H

3

O

+

] =

Kb

2

[HA

-

]/[OH

-

]

[H

3

O

+

]

2

= Ka

2

[HA

-

] + Kw

1 + [HA

-

]/Ka

1

(36)

[H

3

O

+

]

2

= Ka

2

[HA

-

] + Kw 1 + [HA

-

]/Ka

1

1° approssimazione Ka

2

>>> Kw

[H

3

O

+

]

2

= Ka

2

[HA

-

] 1 + [HA

-

]/Ka

1

2° approssimazione Ka

1

<<< [HA

-

] [HA

-

]/Ka

1

>>> 1 [H

3

O

+

]

2

= Ka

2

[HA

-

]

[HA

-

]/Ka

1

= Ka

1

Ka

2

[H

3

O

+

] = Ka

1

Ka

2

- log [H

3

O

+

] = - log (Ka

1

Ka

2

)

1/2

= - ½ log (Ka

1

Ka

2

) pH = + ½ (pKa

1

+ pKa

2

)

Il valore del pH di una soluzione è in modo approssimato

indipendente dalla concentrazione del sale NaHA

(37)

FRAZIONE MOLARE di UNA SPECIE CHIMICA

per un acido poliprotico

(38)
(39)

pI = + ½ (pKa

1

+ pKa

2

)

(40)
(41)

SOLUZIONI TAMPONE HA + NaA

CH

3

COOH/CH

3

COONa – NaH

2

PO

4

/Na

2

HPO

4

– NaHCO

3

/Na

2

CO

3

A

-

+ H

2

O HA + OH

-

HA + H

2

O A

-

+ H

3

O

+

Ka = [H

3

O

+

] [A

-

] / [HA]

Kb = [AH] [OH

-

] / [A

-

] [A

-

] = C

sale

– y + x

Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

] [HA] = C

Ac

– x + y

x

y

[H

3

O

+

] = x [OH

-

] = y

1° approssimazione Ka > Kb y trascurabile [A

-

] = C

sale

+ x

[HA] = C

Ac

– x

Equazione di 3° grado

(42)

Ka = x (C

sale

+ x) / C

Ac

- x Ka C

Ac

– Ka x = x C

sale

+ x

2

X

2

+ X (C

sale

+ Ka) - Ka C

Ac

= 0

2° approssimazione anche x è trascurabile per il principio di Le Chatelier

[A

-

] = C

sale

[HA] = C

Ac

[H

3

O

+

] = Ka [HA]

[A

-

] = Ka C

Ac

C

sale

pH = pKa + log C

sale

C

Ac

[H

3

O

+

] = Ka [HA]

[A

-

] - log [H

3

O

+

] = - log Ka + log [A-]/[HA]

pH = pKa + log [A-]/[HA] Equazione di

Henderson-Hasselbalch

(43)

BH

+

+ H

2

O B + H

3

O

+

B + H

2

O BH

+

+ OH

-

SOLUZIONI TAMPONE B + BHCl

Ka = [H

3

O

+

] [B] / [BH

+

] Kb = [BH

+

] [OH

-

] / [B]

[BH

+

] = C

sale

– y + x

Kw = [H

3

O

+

] [OH

-

]

[B] = C

base

– x + y [BH

+

] = C

sale

[B] = C

base

[OH

-

] = Kb [B]

[BH

+

]

[H

3

O

+

] Kw

Ka

Kw [B]

[BH

+

]

= [H

3

O

+

] = Ka [BH

+

] [B]

- log [H

3

O

+

] = - log Ka + log [B]/[BH

+

] pH = pKa + log [B]/[BH

+

] pH = pKa + log C

base

C

sale

(44)

Calcolare il pH di una soluzione 1,5 10

-3

M di Acido Acetico e 0,50 10

-3

M di Acetato di Sodio

Ka = 1,75 10

-5

X

2

+ X (C

sale

+ Ka) - Ka C

Ac

= 0

X

2

+ X (0,50 10

-3

+ 1,75 10

-5

) – (0,50 10

-3

) (1,75 10

-5

) = 0 X = [H

3

O

+

] = 4,65 10

-5

pH = 4,33

[H

3

O

+

] = 5,25 10

-5

pH = 4,28

2,0 10

-3

M di Acido Acetico pH = 3,75

2,0 10

-3

M di Sodio Acetato pH = 8.03

3,75 < pH = 4,33 < 8.03

(45)

TITOLAZIONE ACIDO DEBOLE con BASE FORTE Titolazione di un acido HA con NaOH

pH prima punto equivalente HA + NaA soluz tampone [HA] = C

ac

- b

pH iniziale

pH = ½ pKa – ½ log C

HA

[H

3

O

+

] = Ka C

HA

HA + OH

-

H

2

O + A

-

[OH

-

] = [A

-

] = b

pH = pKa + log C

sale

C

Ac

[H

3

O

+

] = Ka C

Ac

C

sale

pH punto equivalente NaA idrolisi

pH = + ½ pKw + ½ pKa + ½ log C

B

X = Kb C

B

(46)

pH dopo punto equivalente

[OH

-

] = (VxN)

B in eccesso

/V

tot

(47)

50,00 mL di Acido Acetico 1M titolati con NaOH 1M Ka = 10

-5

pH iniziale

pH = ½ pKa – ½ log C

HA

= ½ (5) – ½ log 1 = 2,5 Dopo l’aggiunta di 10,00mL

[H

3

O

+

] = Ka

C

sale

C

Ac

C

ac

- b

= Ka

b = [(50x1)-(10x1)]/60 (10x1)/60

Ka

= 10

-5

x(40/10) = 4 10

-5

pH = 5 – log 4 = 4,4

(48)

Dopo l’aggiunta di 20,00mL pH = 4,82 Dopo l’aggiunta di 30,00mL pH = 5,18 Dopo l’aggiunta di 40,00mL pH = 5,6 Dopo l’aggiunta di 49,90mL pH = 7,7 pH al punto equivalente idrolisi acetato

pH = + ½ pKw + ½ pKa + ½ log C

B

pH = + ½ (14) + ½ (5) + ½ log [(1x50)/(50+50)]

pH = 7 + 2,5 + ½ log 0,5 = 9,35 pH dopo punto equivalente

[OH

-

] = [(1x0,1)/100,1] = 1 10

-3

pOH = 3 pH = 11

(49)
(50)
(51)

TITOLAZIONE ACIDI POLIPROTICI con BASE FORTE 1) Ka

1

e Ka

2

molto vicine Ka

1

/Ka

2

< 10

4

L’aggiunta della base neutralizza entrambi i protoni e in

soluzione è come se fosse presente un acido monoprotico in

concentrazione doppia. H

2

A 2HA

(52)

2) Ka

1

e Ka

2

diverse Ka

1

/Ka

2

> 10

4

pH iniziale è dato dalla 1° dissociazione pH = ½ pKa

1

– ½ log C

H2A

pH prima 1° punto equivalente H

2

A+NaHA soluz tampone pH = pKa

1

+ log C C

sale

1° punto equivalente

Ac

NaHA idrolisi pH = + ½ (pKa

1

+ pKa

2

)

pH prima 2° punto equivalente NaHA+Na

2

A soluz tampone pH = pKa

2

+ log C C

sale

Ac

C

Ac

= C

HA-

- b’ e C

sale

= b’

2° punto equivalente Na

2

A idrolisi

Kb

1

C

B

[OH

-

] = pH = + ½ pKw + ½ pKa

2

+ ½ log C

B

(53)
(54)

Rosso di metile

giallo

rosso

Fenolftaleina

Metilarancio

CO

32-

+ H

3

O

+

HCO

3-

+ H

2

O H

2

CO

3

+ H

2

O

CO

2

+ H

2

O

H

3

O

+

Ka

1

= 3,3 10

-7

Ka

2

= 4,8 10

-11

Kb

2

= 3,03 10

-8

Kb

1

= 2,8 10

-4

1° punto equivalente

pH = + ½ (pKa

1

+ pKa

2

)= 8,4

2° punto equivalente

pH = ½ pKa

1

– ½ log C

HA

20 mL 1M pH = 2,98 20 mL 0,1M pH = 3,48

(55)

Ka

1

= 5,6 10

-2

Ka

2

= 5,4 10

-5

Ka

3

= 4,5 10

-13

Acido Ossalico

2° punto equivalente C

2

O

42-

pH = + ½ pKw + ½ pKa

2

+ ½ log C

B

20 mL 0,1M pH = 8.39 20 mL 1M pH = 8,89

Acido Fosforico Ka

1

= 7,11 10

-3

Ka

2

= 6,32 10

-8

1° punto equivalente H

2

PO

4-

pH = + ½ (pKa

1

+ pKa

2

) = 3,67

2° punto equivalente HPO

42-

pH = + ½ (pKa

2

+ pKa

3

) = 8.77

3° punto equivalente PO

43-

pH = + ½ pKw + ½ pKa

3

+ ½ log C

B

Ambiente non acquoso o per via argentometrica

Titolazione di 20,00 mL di Acido ossalico 0,1000M con NaOH 0,1000M

(56)

Determinazione alcalinità dell’acqua (CO

32-

+ HCO

3-

)

Campione di 25,00 mL di acqua viene titolato con HCl 0.0150M

1° punto equivalente 2,52 mL HCl

2° punto equivalente 11,35 mL HCl [CO

32-

] e [HCO

3-

] ?

CO

32-

+ H

3

O

+

HCO

3-

+ H

2

O 2,52 mL

2,52 x 0.0150 x PE (=PM sodio carbonato) = 4.01 mg/25,00 mL 2,52 x 0.0150 = 0.0378 mmol (Ξ ½ mequivalenti carbonato)

0.0378mmol/25,00mL = 0.00151M = 1.51 10

-3

M HCO

3-

+ H

3

O+ H

2

CO

3

11,35 mL

0.0378mmol + HCO3-

11,35 - 2,52 = 8,83 mL

8,83 x 0.0150 = 0.1324 mmol (0.0378mmol+HCO

3-

)

0.1324 – 0.0378 = 0.0946mmol/25,00mL = 3.78 10

-3

M

(57)

0.0946 x PE (=PM sodio bicarbonato) = 7.95 mg NaHCO

3

11.35 x 0.0150 = 0.1702 mmol

0.1702 – (0.0378 x 2) = 0.0946mmol HCO

3-

(Ξ mequivaleni bicarbonato) 0.0946mmol/25,00mL = 3.78 10

-3

M

Determinazione quantità di CO

2

(mg) nel sangue

Tampone fisiologico H

2

CO

3

/HCO

3-

a 37 °C

pH = 7,40 Ka

1

= 7,94 10

-7

[HCO

3-

] = 26 10

-3

mol/L pH = pKa + log C

sale

C

Ac

7,40 = 7 - 0.90 + log [HCO

3-

] [H

2

CO

3

]

log [HCO

3-

]

[H

2

CO

3

] = 1.30 [HCO

3-

]

[H

2

CO

3

] = 19.95

[H

2

CO

3

] = [CO

2

] = 26 10

-3

/ 19.95 = 1.30 10

-3

mol/L = 1.30 mmol/L

1.30 mmol/L x 44,01 (PM) = 57,2 mg/L

(58)

INDICATORI ACIDO-BASE InH + H

2

O In

-

+ H

3

O

+

Ka

ind

= [In

-

] [H

3

O

+

] / [InH] [H

3

O

+

] = Ka

ind

[InH] / [In

-

]

-Log [H

3

O

+

] = -log Ka

ind

+ (-log [InH]/[In

-

])

pH = pKa

ind

+ log [In

-

]/[InH]

Ammettendo che In

-

Giallo e InH Rosso

Se [InH] >>>>[In

-

] soluzione nettamente rossa Se [In

-

] >>>>[InH] soluzione nettamente gialla

[InH] = [In

-

] allora [In

-

]/[InH] = 1

pH = pKa

ind

punto di viraggio colorazione rosa

pH = pKa

ind

± 1

(59)
(60)

O

O

HO OH

COOH OH HO

OH

Fenolftaleina

COO- OH HO

OH

Forme incolori

pH = 8,2

OH

-

COO- OH

-O

OH

COO- O

OH COO-

O

O-

-H

2

O OH

-

Forme rosso-viola

pH = 9,6

(61)

SO3H O

OH

Rosso fenolo Blu bromotimolo

OH HO

OH

iPr

Br

Me

SO3H

iPr

Br Me

Giallo

pH = 6,4

Rosa Rosso

pH = 8,0

Giallo

pH = 6,0

verde Blu

pH = 7,6

N N

HO3S N

Me

Me

Metil arancio

H

+

H

+

Giallo

pH = 4,0

N N

HO3S N

Me H Me

HO3S H

N N N

Me

Rosso

Me

pH = 2,0

(62)
(63)
(64)

TITOLAZIONI acido-base In ambiente NON ACQUOSO

Solubilità in acqua delle specie coinvolte (prevalenza della componente organica in molti farmaci).

Stabilità chimica in acqua

Caratteristiche acido-base dell’analita rispetto al solvente acqua (farmaci spesso hanno deboli caratteristiche acide o basiche).

Un processo acido-base può essere visto come un processo di competizione tra l’analita (soluto) e il solvente per il titolante.

Quando soluto e solvente presentano caratteristiche acido-base comparabili la reazione di titolazione avviene per entrambe le specie, la Keq con l’analita non è sufficientemente favorevole e il punto finale non è distinto.

Natura anfiprotica dell’acqua e suo effetto livellante

(65)

Esempi di Farmaci a natura basica

. HCl . H

2

O NH N

O HO

HO

H N OH

*

Adrenalina

Lidocaina

Alcaloidi

N

N N

N O

O

N

N N

H N O

O

HN

N N

N O

O

Caffeina Teofillina Teobromina

R

(66)

N

CH=CH 2 H

R

H H

HO

8 9

N

N MeO

R =

R =

9-(R)-8-(S) cinconidina

9-(R)-8-(S) chinina

N

CH=CH 2 H

R H

9 H

HO

N

N MeO

R =

R =

9-(S)-8-(R) cinconina

9-(S)-8-(R) chinidina

(67)

Esempi di Farmaci a natura acida

Acidi organici, solfonammidi, fenoli, barbiturici

HO

OH

N

NH O

O O

R"

R R'

N

NH O

O S

R"

R R'

Olivetolo

R=R’=-CH

2

CH

3

Barbitale

R=R’=-CH

2

-CH=CH

2

Allobarbitale R=-CH

2

CH

3

e

R’=-CH(CH

3

)-(CH

2

)

2

-CH

3

Pentobarbitale

R=-CH

2

CH

3

R’=-C

6

H

5

Fenobarbitale

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