Concetti Chiave
- La teoria di Arrhenius definisce un acido come una sostanza che libera ioni H+ in acqua e una base come una sostanza che libera ioni OH-.
- Le reazioni acido-base secondo Arrhenius portano alla neutralizzazione e alla produzione di acqua (H2O).
- I limiti della teoria includono la necessità di una soluzione acquosa e l'incapacità di spiegare il comportamento basico di sostanze come l'ammoniaca (NH3).
- Il pH è il logaritmo negativo della concentrazione di ioni H+ in soluzione, mentre il pOH è il logaritmo negativo della concentrazione di ioni OH-.
- Una soluzione è neutra quando [H3O+] = [OH-]; il pH inferiore a 7 indica una soluzione acida, mentre un pH superiore a 7 indica una soluzione basica.
Indice
Teoria di Arrhenius
Secondo Arrhenius un acido è una sostanza che in acqua libera ioni H+, mentre è una base una sostanza che in acqua libera ioni OH-.
Una reazione acido-base corrisponde ad una reazione di neutralizzazione, con produzione di H2O.
Inoltre Arrhenius propose che in acqua un elettrolita forte esista solo sotto forma di ioni, mentre un elettrolita debole esista in parte come ioni e in parte come molecole.
Esempio:
HNO3 in soluzione acquosa H+ + NO3-, da questo si desume che HNO3 è un acido.
Quali sono i limiti della teoria di Arrhenius?
Risultano però molto evidenti anche i limiti di questa teoria:
- Presenza di una soluzione acquosa per poter definire l’acidità o la basicità di una sostanza, cosa che non sempre è possibile, sopratutto con sostanze poco solubili;
- Presenza di idrogeni da perdere. Questo non riesce a spiegare il comportamento basico dell’ammoniaca, NH3, che ha comportamento basico come dimostrato da Bronsted e da Lewis, tuttavia non presenta il gruppo OH-.
pH e pOH
Definizione di pH e pOH
Il pH è definito come il valore negativo del logaritmo in base 10 della concentrazione di ioni H+ presenti in soluzione. Considerando [H+] come [H3O+] si ha che:
pH=-log[H_3 O^+]
Al contrario, pOH sarà:
pOH=-log[OH^-]
È importante ricordare che il logaritmo è n base 10.
Si può ricavare un’altra utile espressione considerando il valore negativo del logaritmo associato ad alcune considerazioni effettuate in precedenza ed introducendo il simbolo pKw.
Kw =[H_3 O^+ ][OH^- ]=1.0×10^(-14)
-log〖Kw=-(log〗 [H_3 O^+] [OH^-])=-log(1.0×10^(-14))
pKw=-(log[H_3 O^+ ]+log[OH^- ])=-(-14)
pKW=-log[H_3 O^+ ]-log[OH^- ]=14
pKw=pH+pOH=14.00
pH=14-pOH
Soluzioni neutre, acide e basiche
Una soluzione acquosa con [H3O+] = [OH-] è detta neutra. Nell’acqua pura a25°C [H3O+] = [
OH-] =1.0× 10-7. Quindi a 25°C l’acqua pura è neutra.
Se il pH sarà minore di 7 allora la soluzione si dice acida, mentre se il pH è maggiore di 7 la soluzione è basica o alcalina.
Per aggiunta di un acido alla soluzione si avrà che [H3O+]>[OH-], di conseguenza pH
Domande da interrogazione
- Qual è la definizione di acido e base secondo la teoria di Arrhenius?
- Quali sono i limiti della teoria di Arrhenius?
- Come si definiscono le soluzioni neutre, acide e basiche in base al pH?
Secondo Arrhenius, un acido è una sostanza che in acqua libera ioni H+, mentre una base è una sostanza che libera ioni OH- in soluzione acquosa.
I limiti della teoria di Arrhenius includono la necessità di una soluzione acquosa per definire acidità o basicità e l'incapacità di spiegare il comportamento basico dell'ammoniaca, che non presenta il gruppo OH-.
Una soluzione è neutra se [H3O+] = [OH-], acida se il pH è minore di 7 e basica se il pH è maggiore di 7, con l'acqua pura a 25°C che è neutra con [H3O+] = [OH-] = 1.0×10^-7.
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