Come calcolare il grado di dissociazione di un acido
Introduzione
Il grado di dissociazione è una grandezza adimensionale. In chimica, con questo termine si intende il rapporto tra il numero di moli dissociate e le moli iniziali della stessa sostanza. Il grado di dissociazione avviene in funzione della temperatura e della pressione. Viene indicato con la lettera greca Alpha (?) ed assume dei valori che sono compresi tra zero ed uno. Il primo corrisponde a un non elettrolita, mentre il secondo al grado di massima dissociazione di una molecola. Attraverso i passaggi seguenti andremo a vedere più nel dettaglio il significato di questa affermazione, in particolare ci occuperemo di capire come bisogna procedere per riuscire a calcolare, in modo molto semplice e veloce, il grado di dissociazione di un acido: troveremo dunque una formula in grado di farci ottenere un valore numerico determinato. Una volta ottenuta la formula, il consiglio è quello di effettuare molti esercizi, in maniera tale da riuscire a comprendere meglio l'applicazione della formula stessa e per consolidare efficacemente le conoscenze acquisite. Al fine di facilitarvi nella comprensione, nell'ultimo passaggio vi faremo un esempio pratico di applicazione della formula.
Occorrente
- Carta
- Calcolatrice
- Penna
- Matita
- Gomma
- Temperino
- Libro di chimica
Conoscere il grado di dissociazione
Innanzitutto bisogna sapere che il grado di dissociazione rappresenta l'effettivo comportamento delle sostanze in soluzione. Le molecole si dissociano in ioni positivi e negativi (gli elettroliti), mentre per i gas avviene una dissociazione termica. Si definiscono elettroliti gli acidi, le basi ed i sali. Consideriamo ad esempio un acido generico HA. La sua reazione di dissociazione è la seguente:
HA -> H+ + A-. A questo punto, in una tabella dovrete andare a inserire le quantità delle specie chimiche presenti in tutte le fasi della dissociazione. Scrivete quindi: n.0 moli iniziali di HA (0 moli iniziali di H+, e 0 moli iniziali di A-); variazione del valore delle moli durante le reazioni. Per HA infatti diminuiscono di -?*n.0, e contemporaneamente per H+ e A- aumentano di +?*n.0. Le moli all'equilibrio per HA sono quindi n.0-?*n.0, per H+ e A- sono ?*n.0.
Calcolare il grado di dissociazione
Bisogna sapere, inoltre, che V rappresenta il volume della soluzione. Ne consegue quindi che n.0/V = C. All'equilibrio, le concentrazioni risultano essere le seguenti: [HA] = n.0 (1 - ?)/V = C (1 - ?); [H+] = ?*n.0/V = ?C; [A-] = ?*n.0/V = ?C. Ecco quindi che l'espressione della costante di equilibrio, inserendo i dati recenti, otterrà la seguente forma: Ka = [H+] [A-] / [HA] = ?C * ?C / C (1 - ?) = ?^2 C / C (1 - ?). Nel caso in cui l'elettrolita fosse debole, si può tranquillamente trascurare 1-?. In sintesi, si può dire che ? è uguale alla radice quadrata del rapporto tra la costante di dissociazione Ka e la concentrazione molare C. Ecco quindi che, in pochi passaggi, abbiamo ottenuto la regola per andare a calcolare il grado di dissociazione di un acido. L'applicazione corretta di tale regola vi darà la possibilità di effettuare il calcolo del grado di dissociazione di un acido.
Applicare la formula
A questo punto facciamo un esempio pratico, in maniera tale da chiarire ulteriormente i passaggi precedenti ed il ragionamento che abbiamo fatto per determinare la formula e per ottenere il risultato finale. Supponiamo quindi di voler calcolare il grado di dissociazione di un acido HA. La sua molarità M (numero di moli/volume) è 0,5 e la sua costante di dissociazione Ka è 1,6*10^-5. Il grado dissociazione sarà quindi uguale alla radice quadrata del rapporto tra Ka e C. In questo caso C è pari alla molarità M. Applichiamo adesso la formula che abbiamo ottenuto nel passaggio precedente. Si otterrà quindi ?, la radice di 1,6*10^-5 / 0,5 (0,0056). Il valore che abbiamo ottenuto è zero, pertanto si tratta di un acido debole. A questo punto, moltiplicando il risultato per 100, otteniamo il grado di dissociazione in percentuale, cioè 0,56%. Per concludere, il consiglio è quello di esercitarsi costantemente, in maniera tale da non trovare difficoltà nell'esecuzione del calcolo.
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Consigli
- Studiare attentamente le basi di chimica
- Eseguire molti esercizi