Acidi e Basi Acidi e Basi Acido è una parola che deriva Acido è una parola che deriva dal latino “acetum” (aceto). Col dal latino “acetum” (aceto). Col tempo la parola si è estesa a tutte tempo la parola si è estesa a tutte le sostanze che hanno un analogo le sostanze che hanno un analogo sapore “acidulo”. sapore “acidulo”. Basi o alcali Basi o alcali (dall’arabo (dall’arabo al kali = al kali = la cenere delle piante la cenere delle piante ) ) sono le sostanze in sono le sostanze in grado di neutralizzare gli acidi. grado di neutralizzare gli acidi.
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Acidi e Basi Acido è una parola che deriva dal latino acetum (aceto). Col tempo la parola si è estesa a tutte le sostanze che hanno un analogo sapore acidulo.
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Acidi e BasiAcidi e BasiAcido è una parola che deriva dal Acido è una parola che deriva dal
latino “acetum” (aceto). Col tempo la latino “acetum” (aceto). Col tempo la parola si è estesa a tutte le sostanze che parola si è estesa a tutte le sostanze che hanno un analogo sapore “acidulo”. hanno un analogo sapore “acidulo”.
Basi o alcali Basi o alcali (dall’arabo (dall’arabo al kali = la al kali = la cenere delle piantecenere delle piante) ) sono le sostanze in sono le sostanze in grado di neutralizzare gli acidi.grado di neutralizzare gli acidi.
Nel 1810 Humphry Davy dimostrò Nel 1810 Humphry Davy dimostrò che l’acido cloridrico (detto allora che l’acido cloridrico (detto allora muriaticomuriatico) era formato solo da cloro ) era formato solo da cloro e idrogeno. Da allora fu accettata e idrogeno. Da allora fu accettata l’idea che gli acidi fossero l’idea che gli acidi fossero caratterizzati dalla presenza caratterizzati dalla presenza d’idrogeno nella molecola.d’idrogeno nella molecola.
Humpry DavyHumpry Davy1778-18291778-1829
LavoisierLavoisier pensava che un acido pensava che un acido fosse caratterizzato da molecole fosse caratterizzato da molecole contenenti ossigenocontenenti ossigeno((oxys genesoxys genes = generatore d’acido).= generatore d’acido).
Antoine LavoisierAntoine Lavoisier1743-17941743-1794
acidi e basi sono composti che acidi e basi sono composti che in acqua danno luogo a in acqua danno luogo a dissociazione elettrolitica dissociazione elettrolitica liberando rispettivamente ioni liberando rispettivamente ioni HH++ e OH e OH--::
Acido Acido H H++((aqaq) + ...) + ...Base Base OH OH--((aqaq) + ...) + ...
Le reazioni di neutralizzazione sono reazioni tra acidi e basi:
HCl + KOH KCl + H2O
che semplificata equivale a
H+(aq) + OH-(aq) H2O (equazione ionica netta)
Il concetto di Arrhenius non si può applicare in solventi diversi dall’acqua.
Insufficienza della definizione di Insufficienza della definizione di Arrhenius:Arrhenius:
Molte basi, come per Molte basi, come per esempio esempio l’ammoniaca, l’ammoniaca, NHNH33, non , non possonopossono formare OH formare OH--(aq) per (aq) per ddissociazione elettrolitica. La issociazione elettrolitica. La reazione acido-base deve essere reazione acido-base deve essere quindi quindi di tipo diverso.di tipo diverso.
Acido = donatore di protoni, Acido = donatore di protoni, HH++
Base = accettore di protoni,Base = accettore di protoni, HH++
Definizione di Definizione di BrBrøønsted e Lowry (1923)nsted e Lowry (1923)
(per acidi e basi in soluzion(per acidi e basi in soluzionee aacquoscquosaa))
((aqaq))In entrambi gli esempi l’equilibrio è fortemente spostato verso destra: tutte le molecole di acido cloridrico e idrossido di sodio risultano in pratica dissociate.
Di conseguenza, una mole di HCl forma 1 mole di H+ e 1 mole di NaOH forma una mole di OH-.
La forza di acidi e basi
Sono considerati deboli gli acidi e le basi che in acqua sono parzialmente dissociati, ovvero con equilibrio spostato verso sinistra.
((aqaq))NHNH33((aqaq)) + H + H22O(O(ll) ) ⇄⇄ NHNH44
++((aqaq) + ) + OHOH--
((aqaq))In entrambi gli esempi l’equilibrio è spostato verso sinistra: solo una parte delle molecole di acido solfidrico e ammoniaca risultano dissociate.
Di conseguenza, una mole di H2S NON forma 1 mole di H+ e 1 mole di NH4 NON forma una mole di OH-.
Quanto più forte è l’acido o la base, e quindi l’equilibrio è spostato a destra, tanto più saranno deboli la base coniugata e l’acido coniugato corrispondente.Viceversa, quanto più debole è l’acido o la base, e quindi l’equilibrio è spostato a sinistra, tanto più saranno forti la base coniugata e l’acido coniugato corrispondente.
Se la base è così debole che x << cSe la base è così debole che x << cbb, allora:, allora:
]B[]OH[ ]BH[
Kb
)xc(
xK
bb
2
bbcK][BH][OH
L’Altalena Coniugata
HA(aq) + H2O(l) ⇄⇄ A-(aq) + H3O+
(aq)
A-(aq) + H2O(l) ⇄⇄ HA(aq) + OH-(aq)
][
][ ][K 3
HA
OHAa
][
][ ][K
A
OHHAb
wba OHOHA
OHHA
HA
OHAK][][
][
][ ][
][
][ ][KK 3
3
L’Altalena Coniugata
BOH(aq) ⇄⇄ B+(aq) + OH-(aq)
B+(aq) + H2O(l) ⇄⇄ BOH(aq) + H+(aq)
][
][ ][K
BOH
OHBb
][
][ ][K
B
HBOHa
wab HOHB
HBOH
BOH
OHBK][][
][
][ ][
][
][ ][KK
wba KKK
14KpK wba pKp
L’Altalena Coniugata
Gli Acidi e le Basi PoliproticheDefiniamo ACIDO POLIPROTICO, secondo Brønsted . Lowry, un acido in grado di cedere più di un protone, H+. Definiamo BASE POLIPROTICA, secondo Brønsted . Lowry, una base in grado di accettare più di un protone.
Si calcolino il pH ed il pOH di una soluzione acquosa 1.00 x 10-4 M di HClO4
HClO4 è un acido forte con Ka > 1 quindi in H2O si dissocia completamente:
[H3O+] derivante dall’acido = CHClO4= 1.00 x 10-4 M
pH = -log 1.00 x 10-4 = 4
poiché [H3O+] [OH-] = 1.0 x 10-14 M risulta che:
[OH-] = 1.0 x 10-14/1.0 x 10-4 = 1.0 x 10-10 MpOH = 10.0
Si noti che pH + pOH = pKw= 14
Nel problema non si è tenuto conto del contributo degli ioni H3O+ derivanti dalla
dissociazione dell’H2O
Si verifica a posteriori che l’approssimazione fatta sia lecita:
dato che la [OH-] = 10-10 M deriva dalla dissociazione delle molecole di H2O, la [H3O+] derivante dalla
medesima dissociazione sarà uguale, cioè pari a 10-10 M
Questa concentrazione è trascurabile rispetto alla concentrazione di [H3O+] derivante dall’acido (10-4 M)
Si calcoli il pH di una soluzione 1.00 x 10-7 M di HClO4
HClO4 è un acido forte con Ka > 1 quindi in H2O si dissocia completamente:
CH3O+ derivante dall’acido = CHClO4= 1.00 x 10-7 M
tale concentrazione è paragonabile alla dissociazione delle molecole di H2O che quindi
contribuirà al pH della soluzione:
[H3O+] = 1.00 x 10-7 + x
dove x è la concentrazione di H3O+ , e quindi anche di OH-, derivante dalla dissociazione del solvente
quindi:Kw = (1.00 x 10-7 + x) x = 1.0 x 10-14
x = 0.62 x 10-7 M
la concentrazione totale di [H3O+] = 1.62 x 10-
7 M
pH = 6.79
Si noti che il pH è acido come atteso
Solo quando gli ioni H3O+ derivanti da un acido sono in concentrazione < 10-6 M
occorre tenere conto del contributo della dissociazione dell’acqua al pH
NaCl(NaCl(ss) ) Na Na++((aqaq) + Cl) + Cl--((aqaq))
ClCl-- è la base coniugata di è la base coniugata di HCl, ma quest’ultimo è un HCl, ma quest’ultimo è un acido così forte che Clacido così forte che Cl-- è è una base con forza una base con forza praticamente nullapraticamente nulla
IDROLISI DEI SALIIDROLISI DEI SALI(reazioni acido(reazioni acido--base degli ioni formati per base degli ioni formati per
Quando in una soluzione sono presenti sia Quando in una soluzione sono presenti sia un acido debole che la sua base un acido debole che la sua base coniugata…coniugata…
)xc(x)xc(
]HClO[]OH[ ]ClO[
Ka
ba
3
se x << ca e x << cbb
aa
a
ba c
cK]OH[ ;
c]OH[c
K
33
Ad esempio, una soluzione di acido Ipocloroso (HClO, concentrazione ca) e Ipoclorito di sodio (NaClO, concentrazione cb), formerà il seguente equilibrio: