Esempi di dumande è discussione di l'acidi è di e basi di Arrhenius
L'acidi è e basi sò cuncetti fundamentali in chimica. Una di e teorie più cunnisciute per spiegà u cumpurtamentu di l'acidi è di e basi hè a teoria di Arrhenius. Sicondu Arrhenius, un acidu hè un cumpostu chì, quandu hè dissoltu in acqua, produce ioni H⁺ (o H₃O⁺), mentre chì una basa hè un cumpostu chì, quandu hè dissoltu in acqua, produce ioni OH⁻. In questu articulu, discuteremu parechji esempi di prublemi riguardanti l'acidi è e basi secondu a teoria di Arrhenius, inseme cù e so soluzioni.
Esempiu di dumanda 1
Quistione:
Una suluzione d'acidu cloridricu (HCl) 0,1 M hè dissolta in acqua. Calcula a cuncentrazione di ioni H⁺ in a suluzione.
Discussione:
Sicondu a tiuria d'Arrhenius, HCl hè un acidu perchè produce ioni H⁺ quandu hè dissolutu in acqua. L'equazione di ionizazione per HCl in acqua hè a seguente:
\[ \text{HCl} \to \text{H}^+ + \text{Cl}^- \]
A cuncentrazione iniziale di HCl hè 0,1 M. Siccomu HCl hè un acidu forte chì si ionizza cumpletamente in soluzione acquosa, ogni molecula di HCl pruducerà un ione H⁺ è un ione Cl⁻. Dunque, a cuncentrazione di ioni H⁺ in a soluzione hè ancu uguale à a cuncentrazione di HCl, vale à dì:
\[ [H}^+] = 0,1 M
Cusì, a cuncentrazione di ioni H⁺ in una suluzione di HCl 0,1 M hè 0,1 M.
Esempiu di dumanda 2
Quistione:
Calcula u pH di una suluzione d'acidu nitricu (HNO₃) 0,01 M.
Discussione:
HNO₃ hè un acidu forte chì si ionizza cumpletamente in acqua, dunque l'equazione di ionizazione per HNO₃ hè a seguente:
\[ \text{HNO}_3 \to \text{H}^+ + \text{NO}_3^- \]
A cuncentrazione data di HNO₃ hè 0,01 M. Siccomu HNO₃ hè un acidu forte, ogni molecula di HNO₃ pruducerà un ione H⁺. Dunque, a cuncentrazione di ioni H⁺ in a suluzione hè uguale à a cuncentrazione di HNO₃, vale à dì:
\[ [H}^+] = 0,01 M
U pH pò esse calculatu cù a formula:
pH = -log [H+]
Inserendu a cuncentrazione di ioni H⁺ in a formula, ottenemu:
pH = -log (0,01) = -log (10-2) = 2
Cusì, u pH di una suluzione 0,01 M di HNO₃ hè 2.
Esempiu di dumanda 3
Quistione:
Determinate a cuncentrazione di ioni OH⁻ in una suluzione 0,05 M di NaOH.
Discussione:
NaOH hè una basa forte chì ionizza cumpletamente in acqua, dunque l'equazione di ionizazione per NaOH hè a seguente:
\[ \text{NaOH} \to \text{Na}^+ + \text{OH}^- \]
A cuncentrazione di NaOH data hè 0,05 M. Siccomu NaOH hè una basa forte, ogni molecula di NaOH pruducerà un ione OH⁻. Dunque, a cuncentrazione di ioni OH⁻ in a suluzione hè uguale à a cuncentrazione di NaOH, vale à dì:
\[ [OH]^-] = 0,05 M
Cusì, a cuncentrazione di ioni OH⁻ in una suluzione 0,05 M di NaOH hè 0,05 M.
Esempiu di dumanda 4
Quistione:
Calcula u pH di una suluzione di KOH 0,01 M.
Discussione:
KOH hè una basa forte chì ionizza cumpletamente in acqua. L'equazione di ionizazione per KOH in acqua hè a seguente:
\[ \text{KOH} \to \text{K}^+ + \text{OH}^- \]
A cuncentrazione data di KOH hè 0,01 M. Siccomu KOH hè una basa forte, ogni molecula di KOH pruducerà un ione OH⁻. Dunque, a cuncentrazione di ioni OH⁻ in a suluzione hè uguale à a cuncentrazione di KOH, vale à dì:
\[ [OH]^-] = 0,01 M
U pH hè una misura di a cuncentrazione di ioni H⁺ in una suluzione. Pudemu aduprà a relazione trà u pH, l'ioni H⁺ è l'ioni OH⁻ data da u pruduttu di ioni d'acqua (Kw):
Kw = [H+][OH-] = 1 × 10-14
Cunnoscendu u valore di [OH⁻], pudemu calculà [H⁺]:
\[ [\text{H}^+] = \frac{\text{Kw}}{[\text{OH}^-]} = \frac{1 \times 10^{-14}}{0,01} = 1 \times 10^{-12} \text{ M} \]
U pH pò esse calculatu cù a formula:
pH = -log [H+]
Inserendu a cuncentrazione di ioni H⁺ in a formula, ottenemu:
pH = -log (1 × 10-12) = 12
Cusì, u pH di una suluzione di KOH 0,01 M hè 12.
Esempiu di dumanda 5
Quistione:
Una suluzione hà un pH = 3. Calcula a cuncentrazione di ioni H⁺ in a suluzione.
Discussione:
U pH hè una misura di a cuncentrazione di ioni H⁺ in una suluzione è pò esse espressu da a formula:
pH = -log [H+]
Per calculà a cuncentrazione di ioni H⁺, cambiamu a formula à:
\[ [H}^+] = 10^{-pH}} \]
Inserendu i valori di pH dati, ottenemu:
\[ [H}^+] = 10^{-3} = 0,001 M]
Cusì, a cuncentrazione di ioni H⁺ in una suluzione cù pH = 3 hè 0,001 M.
Esempiu di dumanda 6
Quistione:
A suluzione NH₄OH hà una cuncentrazione di 0,1 M. Calcula u pH di a suluzione se u valore Kb per NH₄OH hè 1,8 x 10⁻⁵.
Discussione:
NH₄OH hè una basa debule chì ùn s'ionizza micca cumpletamente in acqua. L'equazione di ionizazione per NH₄OH in acqua hè a seguente:
\[ \text{NH}_4 \text{OH} \leftrightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
A custante d'equilibriu per l'ionizazione di NH₄OH hè chjamata Kb è hè data da:
K_b = \frac{[\text{NH}_4^+][\text{OH}^-]}{[\text{NH}_4\text{OH}} \]
Siccomu NH₄OH hè una basa debule, usemu Kb per calculà a cuncentrazione di ioni OH⁻. Supponendu chì \(x\) hè a cuncentrazione di NH₄OH ionizatu, l'equazione di ionizazione diventa:
\[ K_b = \frac{x^2}{0,1 – x} \circa \frac{x^2}{0,1} \]
Siccomu u valore di Kb hè assai chjucu, supponemu \(0,1 – x \approx 0,1\):
1,8 × 10-5 = x²/0,1
\[x^2 = 1,8 \times 10^{-6} \]
\[ x = \sqrt{1,8 \times 10^{-6}} \]
\[ x \circa 1,34 \times 10^{-3} \text{ M} \]
Cusì, a cuncentrazione di ioni OH⁻ hè \(1,34 \times 10^{-3} \text{ M}\).
Da sta cuncentrazione, pudemu calculà a cuncentrazione di ioni H⁺ aduprendu Kw:
\[ [\text{H}^+] = \frac{1 \times 10^{-14}}{1,34 \times 10^{-3}} \]
\[ [H}^+] = 7,46 × 10^{-12} \text{ M} ]
pH:
pH = -log (7,46 × 10-12)
pH circa 11,13
Cusì, u pH di una suluzione 0,1 M di NH₄OH hè circa 11,13.
Cunclusioni
A teoria di Arrhenius furnisce una basa preziosa per capisce cumu si cumportanu l'acidi è e basi in suluzione. In questa discussione, avemu vistu parechji esempi di prublemi chì illustranu cumu questi cuncetti ponu esse aduprati per calculà e concentrazioni di ioni H⁺ è OH⁻ è u pH di varie suluzioni. Capisce sta teoria hè essenziale per chiunque persegue una carriera in chimica, sia à u liceu sia à u livellu di l'istruzione superiore.
