Appunti di chimica su Acidità e basicità, Teoria di Arrhenius, Teoria di Bronsted e Lowry

Acidità e basicità

Per definire gli acidi e le basi, esistono 3 teorie:

1) Teoria di Arrhenius

Arrhenius propose le seguenti definizioni di acido e di base:

Gli acidi sono sostanze che in soluzione acquosa liberano ioni H⁺.

HA → H⁺ + A^–

Sono esempi di acidi di Arrhenius:

• Idracidi HCl → H⁺ + Cl^–
• Ossidacidi HNO₃ → H⁺ + NO₃^–
• Acidi carbossilici RCOOH → RCOO^– + H⁺

I sono degli acidi organici in cui è presente il gruppo carbossilico -COOH. Sono sempre acidi deboli.

Le basi sono sostanze che in soluzione acquosa liberano ioni OH^–.

BOH → B⁺ + OH^–

Sono esempi di basi di Arrhenius: gli idrossidi dei metalli del I e del II gruppo.

NaOH → Na⁺ + OH^–

Mg(OH)₂ → Mg²⁺ + 2 OH^–

Acidità e basicità

I vari composti in soluzione si distinguono in acidi e basi.

Gli acidi e le basi sono degli elettroliti, cioè si dissociano in ioni.

Per definire gli acidi e le basi, esistono 3 teorie:

1. Teoria di Arrhenius

Arrhenius propose le seguenti definizioni di acido e di base:

Gli acidi sono sostanze che in soluzione acquosa liberano ioni H⁺.

HA ➔ H⁺ + A^-

Sono esempi di acidi di Arrhenius:

• Idracidi HCl ➔ H⁺ + Cl^-
• Ossacidi HNO₃ ➔ H⁺ + NO₃^-
• Acidi carbossilici RCOOH ➔ RCOO^- + H⁺

I sono degli acidi organici in cui è presente il gruppo carbossilico -COOH in grado di dissociare in uno ione H⁺ ed in un anione corrispondente.

Sono sempre acidi deboli.

Le basi sono sostanze che in soluzione acquosa liberano ioni OH^-.

BOH ➔ B⁺ + OH^-

Sono esempi di basi di Arrhenius gli idrossidi dei metalli del I° e del 2° gruppo:

NaOH ➔ Na⁺ + OH^-

Mg(OH)₂ ➔ Mg²⁺ + 2 OH^-

Teoria di Brønsted-Lowry

Brønsted e Lowry, indipendentemente l'uno dall'altro, proposero una definizione più generale di acidi e basi.

Un acido è una sostanza in grado di cedere ioni H⁺ (protoni) ed una base, che è una sostanza in grado di acquistare ioni H⁺ da un acido.

HA + :B → :A^- + HB⁺

_{La base deve avere un doppietto libero in grado di legarsi col protone}

Quindi, mentre per Arrhenius poteva esistere un acido o una base indipendent _... ^..., _..., ^..., _..., ecc. ^_...

Acqua (H₂O) → Composto anfotero

_......

Questa teoria è la più importante perché mette in utile paragone i termini usati, questi in termini relativi. Infatti afferma che non esistono acidi e basi, ma comportamenti acidi e comportamenti basici.

Infatti, tutto è relativo, perché una molecola viene definita acido o base, a seconda della sostanza con cui reagisce, che vuole considerata.

Esempio: HCl in acqua → Puro (forte) ^... in acqua acido (base).

Se mettiamo HCl in CH₃COOH quello più debole si comporta da base.

HCl + CH₃COOH → CH₃COOH₂⁺ + Cl^- ?

Questa teoria, inoltre, introduce il concetto di coppie coniugate acido/base:

Infatti in ogni reazione acidobase si formano un altro acido e un'altra base.

In particolare:

L'acido, cedendo uno ione H⁺ ad una base, genera una specie chimica che poi in un secondo momento riprenderà il protone, essa viene detta base coniugata dell'acido.

La base, acquistando uno ione H⁺ di un acido, genera una specie chimica che poi in un secondo momento cederà il protone, essa viene detta acido coniugato della base.

HA + B → A^- + HB⁺

(Acido) (Base) (Base coniugata) (Acido coniugato)

Sistema coniugato acido - base =)

Sistema coniugato acido / base =)

Per quanto riguarda la forza:

La forza di un acido o di una base è inversamente proporzionale alle forze delle specie chimiche ad esso coniugate.

• Acido debole → Base coniugata forte
• Acido forte → Base coniugata debole
• Base debole → Acido coniugato forte
• Base forte → Acido coniugato debole

Teoria di Lewis

Lewis propose una definizione di acido e base più estensiva:

Un acido di Lewis è una sostanza elettrofila, che è capace di accettare doppietti elettronici.

Una base di Lewis è una sostanza nucleofila che è in grado di cedere doppietti elettronici.

Tutti gli acidi e le basi definiti da Brønsted-Lowry sono anche acidi e basi di Lewis, ma le reazioni tra BF₃ e NH₃ per esempio risultano:

Dove non rientrerebbero sotto nessuna delle teorie di Lewis.

BF₃ + :NH₃ → BF₃:NH₃

Acido ha orbitali vuoti e per questo accetta doppietto elettronico da Acido