Chimica generale - acidi e basi

Forza degli acidi e proprietà dell'acqua

CH₃COOH                                                                                                     

Il seguente equilibrio di dissociazione (autoprotolisi) dell'acqua:

H₂O ⇄ H⁺ + OH^-

Autoionizzazione (autodissociazione) dell'acqua:

H₂O ⇄ H⁺ + OH^-

K = [H₂O][OH^-]

[H₂O] = [OH^-] = 1,0 x 10^-7 mol/L

K = [H₂O][OH^-] = 1,0 x 10^-14

25 °C

w = 10^-7

Dal volume: Whitten "Chimica Generale" Piccin Nuova Libraria S.p.A.

pH = -log[H₂O]

pH + pOH = 14

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FIGURA 17-6 La scala dei pH ed i valori di pH di alcuni materiali comuni

Dal volume: Petrucci "Chimica Generale" Piccin Nuova Libraria S.p.A.

Relazione tra K e K_a di una coppia coniugata

K * K_a = Kw

Calcolo del pH di soluzioni diluite (10^-10 - 10^-5 M)

N.B. Questi calcoli possono andare bene anche per [c] dell'ordine di 10^-1 M

Caso (a): acido o base forte

Caso (b): acido debole monoprotico o base debole

Caso (c): acido poliprotico medio-forte nella prima dissociazione, debole nelle successive dissociazioni (H₃PO₄); base

4poliprotica medio-forte nella prima ionizzazione, debolenelle successive ionizzazioni (CO₂);32-Caso (d): acido diprotico forte nella prima dissociazione, medio-forte nella seconda (H₂SO₄).
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[H₃O⁺] 3% ionizzazione = [HA]
Dal volume: Petrucci “Chimica Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A.

Definizioni di acido e di base secondo Lewis
Acido di Lewis è una specie chimica in grado di accettare una opiù coppie di elettroni (lone pairs).
Base di è una specie chimica in grado di donare una o piùcoppie di elettroni.
La reazione del tricloruro di boro con ammoniaca.
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Ioni complessi
Dal volume: Whitten “Chimica Generale” Piccin Nuova

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Idrossidi anfoteri: in ambiente acido danno sali metallici, in ambiente basico danno ioni complessi (metallati)

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Soluzioni acquose di sali: idrolisi

La reazione di un soluto con il solvente in cui esso è disciolto si chiama solvolisi.

Se il soluto è un sale e il solvente è l'acqua questo fenomeno prende il nome di idrolisi salina.

Soluzioni acquose di sali: idrolisi salina

Sale proveniente da acido debole e base forte (pH > 7)

Sale proveniente da acido forte e base debole (pH < 7)

Sale proveniente da acido debole e base debole (pH dipende dal valore delle K_a e K_b)

Sale proveniente da acido forte e base forte non si idrolizza.

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NH₄K (HCN) = 4 x 10^-10

K (CN^-) = 2,5 x 10^-5

K (NH₃) = 1,8 x 10^-5 + K (NH₄⁺) = 5,6 x 10^-10

4NH₄F (HF) = 7,2 x 10^-4

K (F^-) = 1,4 x 10^-11

K (NH₄) = 1,8 x 10^-5

K (NH₄) = 5,6 x 10^-10

Figura 18-4 Idrolisi degli ioni alluminioidratati che produce ioni H₃O⁺

Dal volume: Whitten "Chimica Generale" Piccin Nuova Libraria S.p.A.

Il colore blu e l'acidità di una soluzione 0.10 M di CuSO₄ sono entrambi dovuti allo ione Cu²⁺ idratato.

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Soluzioni acquose di sali: idrolisi di sali derivati da acidi poliprotici

Sali di una base forte e di un acido poliprotico

(Na₂CO₃ o Na₃PO₄)

Sali acidi di una base forte e di un acido diprotico

(NaHCO₃ o NaHSO₄) (Elettroliti anfoteri)

NaHCO₃ (pH > 7)

NaHSO₄ (pH < 7)

Soluzioni tampone

CH₃COOH/ CH₃COONa (acido debole/base coniugata)

NH₃/NH₄Cl (base debole/acido coniugato)

Possa essere considerata una soluzione tampone;

Il campo di pH in cui la soluzione tampone manifesta proprietà tamponanti (intervallo di tamponamento) è definito dalla relazione pH = pK ± 1;

Perché una soluzione tampone mantenga costante il valore del suo pH (variazione sulla seconda cifra decimale) in seguito all'aggiunta di acido o base, è necessario che la quantità di questi ultimi sia almeno 50 volte minore della quantità delle specie tamponanti presenti;

Preparazione della soluzione tampone nell'esempio 19-6. Piccin Nuova Libraria S.p.A.

FIGURA 18-6 Sei metodi per preparare soluzioni tampone

Dal volume: Petrucci "Chimica Generale" Piccin Nuova Libraria S.p.A.

Indicatori di pH

Gli indicatori di pH (indicatori acido-base) sono coloranti organici. Essi sono acidi o basi deboli e cambiano colore in funzione del pH della soluzione in cui essi sono stati disciolti. + - [ H O ][ R ]= 3KRH + H O R + H O-

RH ]2 3rosso giallo[ RH ]+ = ⋅[ H O ] K pH = pK + log ([R ]/[RH])-3 −[ R ]Indicatori di pHpH = pK + log ([R ]/[RH])-RH + H O R + H O- +2 3rosso gialloa) Soluzione assume colore arancio pH = pK (punto di viraggio)∆pHCampo di viraggio = pK ± 1(viraggio)b) Soluzione assume colore rosso pH < pK ([RH] > [R ] )-c) Soluzione assume colore giallo pH > pK ([RH] > [R ] )-Piccin Nuova Libraria S.p.A.FIGURA 18-8 pH e variazioni di colore per alcuni comuni indicatori acido-base pK = 8,9pK = 7,9Dal volume: Petrucci “Chimica Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A.Figura 19-2 Il succo del cavolo rosso (porpora) è un indicatore universale naturale.Dal volume: Whitten “Chimica Generale” Piccin Nuova Libraria S.p.A.Titolazione acido-baseLo scopo della titolazione acido-base è la determinazione dellaconcentrazione (titolo) di una soluzione di acido o di base.V x N = V x N1 1 2 xL’equivalenza stechiometrica (punto equivalente)

viene messa in evidenza dal viraggio di un indicatore di pH opportunamente scelto.

Dal volume: Whitten "Chimica Generale" Piccin Nuova Libraria S.p.A.