Concetti Chiave
- I cationi che sono acidi coniugati di basi deboli funzionano come acidi forti, mentre i cationi metallici piccoli e carichi agiscono da acidi di Lewis, influenzando la deprotonazione dell'acqua.
- Le soluzioni acide derivano da sali con acidi coniugati di basi deboli e cationi metallici con alta carica.
- I sali che contengono basi coniugate di acidi deboli generano soluzioni basiche, con pH superiore a 7.
- Il calcolo del pH di una soluzione di HNO2 e KNO2 mostra che l'aggiunta del sale rende la soluzione più basica.
- La validità dell'approssimazione nel calcolo del pH è confermata dal valore di x rispetto alle concentrazioni iniziali delle sostanze coinvolte.
Cationi:
Cationi e acidi coniugati
• i cationi che sono acidi coniugati di basi deboli funzionano da acidi forti
• i cationi metallici, piccoli e fortemente carichi, agiscono da acidi di Lewis: tali cationi pur non avendo
protoni da cedere sono solvatati e i protoni provengono dalla molecola di H2O del guscio di idratazione che agiscono da base di lewis. Si ha una parziale cessione di elettroni con conseguente cessione possibile dei protoni (inducono l'acqua a deprotonarsi). Non succede con metalli del primo e del secondo gruppo che sono idratati ma non esercitano un così potente effetto polarizzante, tali cationi non fanno liberare protoni dalle molecole di H2O che li circondano.
Quindi:
Soluzioni acide e basiche
- producono soluzioni acide
- i sali contenenti acidi coniugati di basi deboli
- i sali contenenti cationi metallici piccoli e di carica elevata
- producono soluzioni basiche
- i sali contenenti basi coniugate di acidi deboli
Quindi:
- le soluzioni dei sali contenenti cationi acidi si presentano valori di pH
- le soluzioni dei sali contenenti anioni basici si presentano valori di pH>7
Esercizio
Come si calcola il pH di una soluzione?
calcolare il pH di una soluzione di HNO2 0.5M e di KNO2 0.1M sapendo che la Ka dell'acido è 4.3x10-4
- essendo l’acido nitroso un acido debole, aggiungendo un sale con la sua base coniugata il pH sarà più basico
- so che gli ioni K+ non hanno effetto sul pH globale
HNO2 H3O+ NO2-
concentrazione iniziale 0.5M 0 0.1M
variazione di molarità -x +x +x
molarità all’equilibrio 0.5-x +x 0.1+x
Semplificazione: si presume che x sia
Si verifica se l'approssimazione è stata corretta: il valore di x così calcolato rappresenta il 2.2% di 0,1 e lo 0.44%di 0.5, dunque l'approssimazione è ok.
Domande da interrogazione
- Quali cationi agiscono come acidi forti e perché?
- Qual è la relazione tra i sali e il pH delle soluzioni?
- Come si calcola il pH di una soluzione di HNO2 e KNO2?
I cationi che sono acidi coniugati di basi deboli funzionano da acidi forti, mentre i cationi metallici piccoli e fortemente carichi agiscono da acidi di Lewis, inducendo la deprotonazione dell'acqua nel loro guscio di idratazione (come descritto nel testo).
I sali contenenti acidi coniugati di basi deboli producono soluzioni acide, mentre i sali contenenti basi coniugate di acidi deboli producono soluzioni basiche, con valori di pH rispettivamente inferiori e superiori a 7 (come indicato nel testo).
Per calcolare il pH di una soluzione di HNO2 0.5M e KNO2 0.1M, si considera che l'acido nitroso è debole e l'aggiunta del sale con la sua base coniugata rende il pH più basico. L'approssimazione del valore di x nel calcolo è stata verificata e risulta corretta (come spiegato nel testo).
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