Acido/Base Nella quotidianità, il termine "acido" identifica sostanze generalmente irritanti e corrosive , capaci di intaccare i metalli e il marmo (sviluppando rispettivamente idrogeno e anidride carbonica ) e di far virare al rosso una cartina al tornasole . Esempi di sostanze acide sono l', l' acido muriatico e il succo di limone . Gli acidi sono generalmente divisi in aceto e acidi deboli . Un indice della forza di un acido, funzione della sua natura e della sua concentrazione , è il pH . Nell'ambito della chimica inorganica di base, per rimarcare la differenza tra le due tipologie di acidi inorganici (ossiacidi e idracidi ) si fa spesso ricorso a schemi semplificati del tipo:[1] anidride + acqua → ossiacido non-metallo + idrogeno → idracido Ovvero un ossiacido si forma facendo reagire l' anidride corrispondente con acqua (ad esempio l'anidride solforica combinandosi con acqua forma acido solforico ), mentre dalla reazione chimica tra un non-metallo e idrogeno si forma l'idracido corrispondente (ad esempio l' acido fluoridrico si forma dalla combinazione del fluoro con l'idrogeno ). Nella quotidianità, il termine "base" identifica sostanze generalmente caustiche e corrosive, capaci di intaccare i tessuti organici e di far virare al blu una cartina al tornasole . Esempi di sostanze basiche sono l' ammoniaca , la soda caustica e i più comuni tipi di sapone . Un indice della forza di una base, funzione della sua natura e della sua concentrazione , è il pH . Di seguito vengono elencate le definizioni più diffuse, in ordine cronologico. Definizione di Arrhenius Secondo la teoria di Arrhenius , un acido è una sostanza che dissociandosi in acqua libera ioni H + . [2] Una base è invece una sostanza che dissociandosi in acqua libera ioni OH - .[2] Definizione di Bronsted Secondo la teoria di Brønsted-Lowry , un acido è una sostanza capace di cedere ioni H + a un'altra specie chimica detta base.[3] [4] La teoria di Brønsted-Lowry estende la definizione di acido a quelle sostanze di cui non è possibile o non è pratico valutare il comportamento in acqua , come di fatto succede nella definizione data da Arrhenius. Introduce anche il concetto di complementarità tra acido e base, dato che l'acido non è tale se non in presenza di una controparte cui cedere il proprio ione H + . Secondo Brønsted e Lowry, quindi, anche composti che non presentano un carattere evidentemente acido nella quotidianità, come per esempio gli alcoli , possono avere un comportamento acido quando sono in presenza di una base sufficientemente forte. Un esempio è la reazione tra metanolo e idruro di sodio , in cui il metanolo si comporta da acido, secondo la definizione di Brønsted e Lowry, cedendo allo ione idruro (la base) uno ione H + CH 3 OH + NaH → CH 3 O - Na + + H 2 Secondo questa teoria non esistono quindi acidi e basi a sé stanti, ma solo coppie di acido e base coniugati. Una coppia acido/base coniugata è una coppia di specie chimiche che differiscono
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Acido/Base
Nella quotidianità, il termine "acido" identifica sostanze generalmente irritanti e corrosive, capaci diintaccare i metalli e il marmo (sviluppando rispettivamente idrogeno e anidride carbonica) e di farvirare al rosso una cartina al tornasole.
Esempi di sostanze acide sono l', l'acido muriatico e il succo di limone. Gli acidi sono generalmentedivisi in aceto e acidi deboli. Un indice della forza di un acido, funzione della sua natura e della suaconcentrazione, è il pH. Nell'ambito della chimica inorganica di base, per rimarcare la differenzatra le due tipologie di acidi inorganici (ossiacidi e idracidi) si fa spesso ricorso a schemi semplificatidel tipo:[1]
Ovvero un ossiacido si forma facendo reagire l'anidride corrispondente con acqua (ad esempiol'anidride solforica combinandosi con acqua forma acido solforico), mentre dalla reazione chimicatra un non-metallo e idrogeno si forma l'idracido corrispondente (ad esempio l'acido fluoridrico siforma dalla combinazione del fluoro con l'idrogeno).
Nella quotidianità, il termine "base" identifica sostanze generalmente caustiche e corrosive, capacidi intaccare i tessuti organici e di far virare al blu una cartina al tornasole.Esempi di sostanze basiche sono l'ammoniaca, la soda caustica e i più comuni tipi di sapone. Unindice della forza di una base, funzione della sua natura e della sua concentrazione, è il pH. Diseguito vengono elencate le definizioni più diffuse, in ordine cronologico.
Definizione di Arrhenius
Secondo la teoria di Arrhenius, un acido è una sostanza che dissociandosi in acqua libera ioni H+.[2] Una base è invece una sostanza che dissociandosi in acqua libera ioni OH-.[2]
Definizione di Bronsted
Secondo la teoria di Brønsted-Lowry, un acido è una sostanza capace di cedere ioni H+ a un'altraspecie chimica detta base.[3] [4]
La teoria di Brønsted-Lowry estende la definizione di acido a quelle sostanze di cui non è possibileo non è pratico valutare il comportamento in acqua, come di fatto succede nella definizione data daArrhenius. Introduce anche il concetto di complementarità tra acido e base, dato che l'acido non ètale se non in presenza di una controparte cui cedere il proprio ione H+.Secondo Brønsted e Lowry, quindi, anche composti che non presentano un carattere evidentementeacido nella quotidianità, come per esempio gli alcoli, possono avere un comportamento acidoquando sono in presenza di una base sufficientemente forte. Un esempio è la reazione tra metanoloe idruro di sodio, in cui il metanolo si comporta da acido, secondo la definizione di Brønsted eLowry, cedendo allo ione idruro (la base) uno ione H+
CH3OH + NaH → CH3O-Na+ + H2
Secondo questa teoria non esistono quindi acidi e basi a sé stanti, ma solo coppie di acido e baseconiugati. Una coppia acido/base coniugata è una coppia di specie chimiche che differiscono
soltanto per uno ione H+. Quando un acido cede uno ione H+ si trasforma nella sua base coniugata;quando una base acquista uno ione H+ si trasforma nel suo acido coniugato.
Qualunque reazione che comporta il trasferimento di uno ione H+ da un acido a una base è unareazione acido-base secondo Brønsted e Lowry. Un acido può, in determinate circostanze,comportarsi da base e viceversa.
Secondo la teoria di Brønsted-Lowry, una base è una sostanza capace di acquisire ioni H+ daun'altra specie chimica, detta acido.[2] [3]
La teoria di Brønsted-Lowry estende la definizione di base a quelle sostanze di cui non è possibile onon è pratico valutare il comportamento in acqua, come di fatto succede nella definizione data daArrhenius. Introduce anche il concetto di complementarità tra acido e base, dato che la base non ètale se non in presenza di una controparte a cui strappare uno ione H+, e viceversa.L'ammoniaca, ad esempio, si comporta come una base secondo Brønsted e Lowry quando è scioltain acqua perché è in grado di sottrarre all'acqua uno ione H+
NH3 + H2O → NH4+ + OH-
Secondo questa teoria non esistono quindi acidi e basi a sé stanti, ma solo coppie di acido e baseconiugati. Una coppia acido/base coniugata è una coppia di specie chimiche che differisconosoltanto per uno ione H+. Quando un acido cede uno ione H+ si trasforma nella sua base coniugata;quando una base acquista uno ione H+ si trasforma nel suo acido coniugato.
Qualunque reazione che comporta il trasferimento di uno ione H+ da un acido a una base è unareazione acido-base secondo Brønsted e Lowry. Un acido può, in determinate circostanze,comportarsi da base e viceversa.
Definizione di Lewis
Secondo la cosiddetta teoria di Lewis, un acido è una sostanza capace di accettare un doppiettoelettronico da un'altra specie chimica capace di donarli (detta base).[5] [6]
Simile alla teoria di Brønsted-Lowry, sostituisce al trasferimento dello ione H+ il trasferimento insenso inverso di un doppietto elettronico. Secondo Lewis sono quindi acidi anche composti come ilcloruro d'alluminio e il borano, che presentano nella loro struttura un orbitale vuoto capace dialloggiare un doppietto elettronico proveniente da una molecola donatrice, la base, e legarsi quindia essa con un legame dativo. Nell'esempio qui riportato, l'ammoniaca è la base e il trifluoruro diboro è l'acido, secondo Lewis
H3N: + BF3 → H3N-BF3
Gli acidi di Lewis si comportano da reagenti elettrofili, mentre le basi di Lewis si comportano dareagenti nucleofili. La differenza tra le definizioni di "acido di Lewis" e "elettrofilo" sta nel fattoche il carattere di un acido di Lewis è legato alla termodinamica della reazione, infatti un compostosi comporta tanto più da acido di Lewis quanto più tende ad attirare a sé i doppietti elettronici (incondizioni di equilibrio), mentre il carattere elettrofilo è legato alla cinetica della reazione, infatti uncomposto si comporta tanto più da elettrofilo quanto più velocemente attira a sé i doppiettielettronici.
Secondo la teoria di Lewis, una base è una sostanza capace di donare un doppietto elettronico a un'altra specie chimica (detta acido).[4] [5]
Simile alla teoria di Brønsted-Lowry, sostituisce al trasferimento dello ione H+ il trasferimento insenso inverso di un doppietto elettronico. Secondo Lewis sono quindi basi anche composti come iltricloruro di fosforo o la piridina, che presentano nella loro struttura un doppietto elettronico noncondiviso che possono trasferire con un legame dativo a un accettore, un acido di Lewis.Nell'esempio qui riportato, l'ammoniaca è la base e il trifluoruro di boro è l'acido, secondo Lewis
H3N: + BF3 → H3N→BF3
Una reazione acido-base secondo Lewis comporta la formazione di un legame dativo tra una base diLewis (donatore) e un acido di Lewis (accettore).
Le basi di Lewis si comportano da reagenti nucleofili, mentre gli acidi di Lewis si comportano dareagenti elettrofili. La differenza tra le definizioni di "base di Lewis" e "nucleofilo" sta nel fatto cheil carattere di una base di Lewis è legato alla termodinamica della reazione, infatti un composto sicomporta tanto più da base di Lewis quanto più tende a donare i doppietti elettronici (in condizionidi equilibrio), mentre il carattere nucleofilo è legato alla cinetica della reazione, infatti un compostosi comporta tanto più da nucleofilo quanto più velocemente dona i doppietti elettronici.
Una base è forte quando è completamente dissociata, e cioè dà luogo a una ionizzazione totale. Le principali basi forti sono:
• idrossido di sodio: NaOH • idrossido di potassio: KOH • idrossido di calcio: Ca(OH)2
per un acido forte si considera che Ca sia circa uguale a [H3O+]quindi possiamo scrivere:
pH = - log Ca
che equivale anche a scrivere:
pH = - log [HA]
Per le basi dovrò prima calcolare il pOH e quindi trasformarlo in pH.
pOH = -log [OH-]per un base forte si considera che Cb sia circa uguale a [OH-]quindi possiamo scrivere:
pOH = - log Cb
che equivale anche a scrivere:
pH = - log [Base]
quindi; pH = 14 - POH
Calcolo approssimato del pH di acidi e basi deboli.
La Ka e la Kb ci consentono di capire se siamo di fronte ad un acido o ad una base deboli.La loro caratteristica è che non sono elettroliti forti e quindi non si dissociano completamente inacqua. Quindi dato un equilibrio acido base, non tutto l'HA si trasformerà in H3O+ e A-.Ovvero ciò avverrà solo in parte come visto negli equilibri, infatti le reazioni acido base son unesempio di reazioni all'equilibrio.
HA(aq) <=========> A-(aq) + H3O+
(aq)
[H3O+][A-]
Ka = ________________________________
[HA]
per un acido debole approssimativamente la [H3O+] è uguale a:
Secondo la teoria acido-base di Brønsted-Lowry, un acido coniugato è la parte acida di una coppiadi specie chimiche che si formano in conseguenza della ionizzazione di un acido (HX) in seguitoalla perdita di un idrogenione (H+). La parte basica che si forma in seguito al trasferimento (X−) èchiamata base coniugata.
In soluzioni acquose, supponendo che HX sia un acido generico e X- la sua base coniugata, lareazione chimica di equilibrio che avviene è della forma:
L'analisi volumetrica o volumetria è una tecnica analitica che consiste nel far reagire una soluzione a titolo noto di un reagente (titolante) con un volume noto di una soluzione a titolo non noto contenente l'analita (titolando).[1] Conoscendo il volume di titolante utilizzato e la stechiometria di reazione si può risalire alla concentrazione dell'analita con semplici calcoli.
La procedura analitica prende il nome di titolazione e con questo termine si è soliti riferirsi all'analisi volumetrica in senso lato.
Questo tipo di titolazioni sono utili a verificare la concentrazione ignota di un acido o di una base,mediante la reazione di neutralizzazione che porta alla formazione di un sale più acqua. Lasoluzione da titolare può essere un acido o una base, sia debole che forte. Il monitoraggiodell'andamento della titolazione può avvenire tramite una costante misura del pH della soluzioneattraverso un apposito strumento, oppure tramite l'uso di un indicatore il cui pH di viraggio sia nellaregione del punto di equivalenza. Quando si titolano acidi forti con basi forti (o viceversa) il valoredel pH inizialmente varia molto lentamente, per poi avere un grande salto al punto di equivalenza(che ha pH=7).
Per mostrare i risultati è molto comune tracciare un grafico, che visualizzi il valore del pH sull'assey e il volume aggiunto di sostanza a concentrazione nota sull'asse x. La figura ottenuta, denominatacurva di titolazione, ha in genere una visibile porzione in cui è praticamente verticale, che indica unrapidissimo cambiamento di pH con un piccolo aumento di volume (attorno al punto diequivalenza). La curva è utile a determinare i punti di equivalenza e semi-equivalenza. Perdeterminare il primo, spesso si sfrutta il metodo delle tangenti, che consiste nel tracciare duetangenti alla curva fra loro parallele, e trovare poi la terza retta parallela a queste due e a ugualedistanza da esse: il punto in cui quest'ultima retta interseca il grafico è il punto di equivalenza, dacui si ricava poi facilmente il volume necessario al suo raggiungimento e il pH (guardando sugliassi cartesiani corrispondenti). Il punto di semi-equivalenza si trova, sull'asse delle ascisse, aesattamente la metà del valore di volume al punto di equivalenza.