QUIZ DI "ACIDI E BASI" - NAZIONALI CATEGORIA B

Per capire quale soluzione NON agisce da tampone acido-base, è fondamentale considerare la definizione di tampone. Un tampone è costituito da una coppia acido-base coniugata, che può resistere a variazioni significative nel pH quando viene aggiunto un acido o una base. La capacità di tamponamento di una soluzione dipende dalla presenza di entrambe le specie chimiche, acida e basica.

Opzioni analizzate:

A) 0,02 M NH₃, 0,01 M (NH₄)₂SO₄:
Questa è una soluzione tampone. NH₃ funge da base e (NH₄)₂SO₄ fornisce l'acido coniugato (NH₄⁺).

B) 1,0 M NaOH:
Questa non è una soluzione tampone. Sebbene contenga OH^-, non c'è un acido coniugato presente nella soluzione.

C) 0,02 M K₂SO₄, 0,02 M Na₂SO₄:
Questa non è una soluzione tampone. Entrambi i sali contengono lo stesso ione (SO₄^2-), quindi non c'è una coppia acido-base coniugata.

D) 0,05 M HCOOH, 0,05 M HCOONa:
Questa è una soluzione tampone. HCOOH funge da acido e HCOONa fornisce la sua base coniugata (HCOO^-).

Inoltre, per quantp riguarda le scelte C e B:
- La scelta C non è un tampone perché entrambi i sali, K₂SO₄ e Na₂SO₄, contengono lo stesso ione SO₄^2-. In un tampone, vorremmo una coppia acido-base coniugata, ma qui entrambi i sali forniscono la stessa specie ionica senza il suo partner acido o base coniugato.

- La scelta B non è un tampone perché, anche se il NaOH fornisce OH^-, manca un acido coniugato nella soluzione. Quando si aggiunge un acido o una base molto forte, il NaOH può reagire con l'acido o la base aggiunti per formare acqua. Quindi, in effetti, contiene la sua base coniugata (l'acqua), ma non ha un acido coniugato libero per agire come tampone.

Nella reazione data: NH₄⁺(aq) + H₂O(l) → NH₃(aq) + H₃O⁺(aq), l'acqua (H₂O) si comporta da base.

Per capire questo, è importante considerare il concetto di acidi e basi secondo la teoria di Brønsted-Lowry. Secondo questa teoria, un acido è una specie chimica che può donare un protone (unione H⁺) a un'altra specie, mentre una base è una specie chimica che può accettare un protone.

Nel tuo caso, l'acqua (H₂O) accetta un protone (H⁺) dall'ione ammonio (NH₄⁺), formando così l'ione idronio (H₃O⁺), che è una specie molto simile all'acido idronio (H⁺). L'equazione chimica illustra chiaramente questo processo:

NH₄⁺(aq) + H₂O(l) → NH₃(aq) + H₃O⁺(aq)

Qui, l'acqua (H₂O) accetta un protone dall'ione ammonio (NH₄⁺), diventando l'ione idronio (H₃O⁺). Questo comportamento indica che l'acqua si comporta come una base, poiché sta accettando un protone da un acido (NH₄⁺).

Quindi, la risposta corretta è C) base.

La domanda si basa sulla capacità tampone di due soluzioni acquose preparate utilizzando coppie acido-base diverse, e poi aggiungendo una piccola quantità di NaOH (idrossido di sodio) 1 M a ciascuna delle soluzioni.

La prima soluzione è preparata utilizzando la coppia acido-base HA/A^- con un pKa di 3 e con una concentrazione totale di [HA]+[A^-.] = 1 M. Inizialmente, il pH di questa soluzione è determinato dalla relazione del pH di una soluzione tampone: pH = pKa - log([HA]/[A^-]). Nel caso della prima soluzione, il logaritmo di [HA]/[A^-] è 0, poiché [HA] è uguale a [A^-]. Quindi, il pH iniziale è pH = 3 - 0 = 3. Questa soluzione è in uno stato ideale di tampone.

Quando viene aggiunto 1 mL di NaOH 1 M (0,01 mol), la concentrazione di HA diminuisce di 0,01 M, diventando 0,49 M, mentre la concentrazione di A^- aumenta di 0,01 M, diventando 0,51 M. Tuttavia, poiché la soluzione è in uno stato tampone ideale, il pH rimane praticamente invariato. Il nuovo pH è calcolato utilizzando la stessa formula di prima, ottenendo pH = 3 - log(0,49/0,51) ≈ 3,02.

Per quanto riguarda la seconda soluzione, è preparata utilizzando la coppia acido-base HX/X^- con un pKa di 6 e con una concentrazione totale di [HX]+[X^-] = 1 M. Inizialmente, il logaritmo di [HA]/[A^-] è 3, poiché il pH è 3 e il pKa è 6. Quindi, la concentrazione di HA è molto maggiore di quella di A^- inizialmente.

Quando viene aggiunto 1 mL di NaOH 1 M (0,01 mol), la concentrazione di HA diminuisce a 0,989 M, mentre la concentrazione di A^- aumenta a 0,011 M. In questo caso, la soluzione non è più in uno stato tampone ideale, e il pH varia notevolmente. Il nuovo pH è calcolato utilizzando la stessa formula di prima, ottenendo pH = 6 - log(0,989/0,011) ≈ 4,05.

Quindi, la risposta corretta è l'opzione A), che afferma che la prima soluzione mantiene praticamente costante il pH a differenza della seconda.