Acidi e basi, idrolisi e tamponi

Acidi e basi

Reazioni chimiche

• Reazioni di precipitazione
• Reazioni di neutralizzazione → H e OH reagiscono per dare H₂O
• Reazioni con formazione di gas → Due ioni reagiscono dando un composto gassoso che evolve dalla soluzione

Definizioni di acidi e basi

L'acqua è una sostanza anfotera. Keq è molto piccola → la frazione di molecole che si dissociano è molto piccola! Kw=Keq [H₂O] = 10^-14 → Aumenta all'aumentare di T perché la reazione di dissociazione è endotermica.

Quando una soluzione ha [H]=[OH] il pH=7, ma solo se la temperatura è di 25°C e quindi la pKw=14. Piuttosto che definire [H] con numeri molto piccoli è conveniente esprimerla in termini logaritmici, quindi pH= -log[H]. pH + pOH=14.

Forza di acidi e basi

Si calcola accoppiando gli acidi alla stessa base, che comunemente è l'acqua. Ka elevata → pKa bassa → acido forte. Per le basi si effettua lo stesso calcolo. Più un acido è forte, più la sua base coniugata è debole e viceversa.

Relazione tra struttura e forza di un acido

Negli acidi forti l'idrogeno non è legato all'atomo centrale bensì ad uno degli atomi di ossigeno dove c'è una carica formale negativa (se l'atomo legato all'idrogeno ha un'elettronegatività elevata l'acidità aumenta). L'elettronegatività è importante; tuttavia, l'elettronegatività non è sufficiente a spiegare il comportamento degli acidi, perché spiega solo il fatto che l'acidità aumenta lungo un periodo (ovvero perché aumenta l'elettronegatività), ma non spiega perché aumenta scendendo lungo un gruppo. L'energia di dissociazione del legame A-H diminuisce lungo un gruppo quindi il legame è più facile da rompere. Aumenta inoltre il volume delle molecole e la formazione di anioni più voluminosi è favorita.

• Se all'atomo centrale sono legati uno o più atomi elettronegativi la forza dell'ossiacido aumenta per effetti induttivi e mesomerici.

Oltre all'acqua ci sono anche altri anfoteri → alcuni cationi possono agire sia da acido che da base a seconda del pH della soluzione.

Equilibri acido-base

Si scrive l'equazione bilanciata, si prepara una tabella con le concentrazioni iniziali e le variazioni in funzione di x, si inseriscono le concentrazioni di equilibrio in funzione di Keq e si risolve l'equazione.

Esistono vari equilibri:

• Acidi e basi deboli
• Acidi e basi forti
• Acido forte + acido forte
• Base forte + base forte
• Acido debole + acido forte oppure base debole + base forte