Un calcolo sul tampone ammonio

Antonina ha scritto:

Salve professoressa, non riesco a svolgere questo esercizio.

Calcolare la massa (g) di NH₄Cl che bisogna aggiungere a 250 mL di una soluzione acquosa di NH₃ 0,10 M per avere un pH finale pari a 9,50.

Rispondo così:

Si tratta di una soluzione tampone. Unendo, infatti, una quantità non trascurabile di cloruro di ammonio a una soluzione di ammoniaca, hai in soluzione quantità rilevanti sia di NH₃ sia del suo acido coniugato NH₄⁺.

Il pH della soluzione è certamente basico e la relazione, approssimata, che lega la concentrazione degli ioni OH^- a quella delle altre specie in soluzione è [OH^-] = K_b·C_b/C_s, dove C_b e C_s indicano la concentrazione molare, rispettivamente, della base e del sale.

Per risolvere il problema basta quindi determinare il valore di [OH^-] a partire dal pH e ricavare C_s inserendo i dati nella relazione precedente; infine si calcola la quantità in moli di sale necessaria per un volume di 250 mL e la si moltiplica per la sua massa molare. I calcoli in dettaglio sono questi:

pOH = 14 – 9,50 = 4,50     

[OH^-] = 10^-4,50 = 3,16·10^-5 mol/L        K_b = 1,8·10^-5 

C_s = K_b·C_b/[OH^-] = 1,8·10^-5 · 0,10 / 3,16·10^-5 = 0,057 mol/L

n_sale = M·V = 0,057 mol/L · 0,250 L = 0,0142 mol

 m_sale = n NH₄Cl · m_molare = 0,0142 mol · 53,491 g/mol = 0,76 g

In conclusione, la massa di NH₄Cl che bisogna aggiungere a 250 mL di una soluzione acquosa di NH₃ 0,10 M per avere un pH finale pari a 9,50 è 0,76 g.