Chimica generale completa

Equilibrio

Calcola facendo il rapporto della sulla .INVERSA DIRETTA. Questa costante viene utilizzata per prevedere in che direzione evolve il sistema per raggiungere l'equilibrio, fino a che punto procede la reazione e la variazione delle concentrazioni.

LEGGE DI AZIONE DI MASSA O LEGGE DI GULDBERG-WAAGE: In tutte le reazioni ad equilibrio raggiunto, il rapporto delle concentrazioni è costante e dipende solo dalla temperatura. L'equilibrio chimico è una situazione dinamica perché le reazioni continuano in entrambe le direzioni nonostante le concentrazioni di equilibrio rimangano costanti nel tempo.

Il valore assoluto delle concentrazioni di equilibrio dipende dalle quantità iniziali ma il loro rapporto () è costante. La costante indica fino a che punto la reazione procede e il suo valore dà un'idea di EQUILIBRIO quando l'equilibrio sia spostato a favore dei prodotti o dei reagenti. Il valore assoluto della costante ci dice se

La reazione avviene in maniera più o meno completa:

• k >> 1 - Se l'equilibrio viene raggiunto quando le concentrazioni dei prodotti sono molto maggiori di quelle dei reagenti. L'equilibrio è spostato verso destra, verso i prodotti.
• k << 1 - Se l'equilibrio viene raggiunto quando sono le concentrazioni dei reagenti ad essere molto maggiori. L'equilibrio è spostato verso sinistra, verso i reagenti.

Riassumendo...

• La miscela di equilibrio si forma perché la reazione è reversibile.
• All'equilibrio, la velocità di formazione dei prodotti è uguale a quella di formazione dei reagenti.
• All'equilibrio, il rapporto fra le concentrazioni dei prodotti e dei reagenti è costante e indipendente dalle quantità da cui siamo partiti.
• L'equilibrio è una condizione dinamica perché i reagenti continuano a trasformarsi nei prodotti.

Il principio di Le Chatelier o dell'equilibrio mobile afferma che se si alterano le condizioni all'equilibrio variando un fattore a caso, l'equilibrio si sposta nella direzione che tende a ristabilire le condizioni iniziali di equilibrio.

Si può quindi prevedere in che direzione si sposterà l'equilibrio confrontando Q (il quoziente di reazione, ovvero il rapporto delle concentrazioni iniziali) con K (la costante di reazione, ovvero il rapporto delle concentrazioni all'equilibrio).

• Q = K se il sistema è in equilibrio.
• Q > K se il sistema non è in equilibrio. Per raggiungerlo, Q deve diminuire, ciò significa che i prodotti sono in eccesso e la reazione deve procedere verso i reagenti.
• Q < K se il sistema non è in equilibrio. Per raggiungerlo, Q deve aumentare, ciò significa che i reagenti sono in eccesso e la reazione deve procedere verso i prodotti.

I reagenti sono in eccesso e la reazione deve procedere verso i prodotti.

Definizione acido e base di Bronsted

Gli acidi sono donatori di protoni mentre le basi sono accettori di protoni.

FORZA DI UN ACIDO (HA)

Quanto maggiore è K, tanto maggiore è la tendenza dell'acido a donare protoni e maggiore sarà la sua forza.

a > K > tendenza a donare > forza dell'acido

Gli acidi più forti si dissociano completamente mentre quelli più deboli solo parzialmente.

FORZA DI UNA BASE (A-)

Quando maggiore è K, tanto maggiore è la tendenza della base ad accettare protoni e maggiore sarà la sua forza.

a > K > tendenza ad accettare > forza della base

AUTOIONIZZAZIONE O AUTOPROTOLISI DELL'ACQUA

Inizialmente era considerata un non-elettrolita ma, in realtà, anche lei conduce elettrolita. L'acqua dunque ionizza. Più precisamente AUTOIONIZZA dal momento che due molecole

Di acqua reagiscono tra loro perdare ioni: una agirà da acido e una da base.

COSTANTE di IONIZZAZIONE: K = 1 x 10^-7

In acqua pura le concentrazioni di H⁺ e OH^- sono uguali, dunque.. [H⁺] = [OH^-] = 1 x 10^-7 M

pK = -logKa aK x K = Ka b w

DEFINIZIONE DI pH

• Le soluzioni in cui [H⁺] = [OH^-] = 1 x 10^-7 M sono NEUTRE;
• Le soluzioni in cui [H⁺] > [OH^-] sono ACIDE;
• Le soluzioni in cui [H⁺] < [OH^-] sono BASICHE.

Le sostanze che possono sia acquistare che cedere un protone sono dette ANFIPROTICHE.

Quanto più forte è un acido (tendenza a donare protoni) tanto più debole è la base coniugata (tendenza ad accettare protoni) e viceversa.

Calcolo del pH per reazioni…

Acido forte + base forte → sale + acqua

• Se l’acido e la base sono presenti nelle quantità richieste dalla stechiometria, al termine avremo solo sale e acqua. Il pH = 7
• Se l’acido è in eccesso e la base il reagente limitante,

al termine avremo sale, acqua e un eccesso di acido. Il pH < 7

Se la base è in eccesso e l'acido è il reagente limitante, al termine avremo sale, acqua e un eccesso di base. Il pH > 7

Gli ioni che derivano dalla dissociazione di numerosi sali possono comportarsi da acidi o da basi in acqua.

• Anioni: sono potenziali basi poiché accettori di protoni.
• Cationi: sono potenziali acidi poiché donatori di protoni.

Non tutte le soluzioni saline perciò sono neutre: alcune saranno anche basiche ed acide. Questo fenomeno, detto IDROLISI SALINA, è legato alla possibilità che alcuni ioni provenienti dalla dissociazione del sale reagiscano con l'acqua per ridare parzialmente l'acido o la base da cui è derivato il sale. È spesso considerata come una reazione inversa e può essere neutra, basica o acida a seconda del pH della soluzione salina.

TITOLAZIONE VOLUMENTRICA ACIDO - BASE

Il titolo di una

1. La soluzione incognita è la soluzione di cui non si conosce la concentrazione.
2. La titolazione consiste nel determinare la concentrazione incognita di una soluzione misurando sperimentalmente il volume di titolante necessario per reagire con l'analita.
3. L'analita è la specie di cui non si conosce la concentrazione.
4. Il titolante è la specie di cui si conosce la concentrazione e che viene fatta reagire completamente con l'analita.
5. La reazione deve essere rapida, quantitativa (con elevata K), a stechiometria nota e selettiva (senza reazioni collaterali che interferiscono).
6. Il punto equivalenza (PE) è il punto della titolazione in cui la quantità di titolante aggiunta è esattamente quella richiesta (dato teorico).
7. Il punto finale (PF) è il volume (dato sperimentale) di titolante aggiunto a cui si arresta la titolazione in base a una variazione improvvisa di una proprietà della soluzione. Le variazioni di una qualche proprietà possono essere di colore,

L'altra le basi. Sono costituite da una coppia coniugata:

• ACIDO DEBOLE + BASE CONIUGATA (un suo sale)
• BASE DEBOLE + ACIDO CONIUGATO (un suo sale)

COSTANTE DI DISSOCIAZIONE

Da questa dipende dall'intervallo di pH in cui il tampone funziona.

CONCENTRAZIONE DELLA SOLUZIONE

Da questa dipende la capacità tamponante del tampone.

Per calcolare il pH della soluzione...

C = C

CASO PARTICOLARE in cui a b

pH = pKa

Allora si avrà 25

CAPACITÀ TAMPONANTE

Questa quantità da indicazioni sulla quantità di acido o di base che il tampone è in grado di neutralizzare senza che il suo pH vari troppo. Più una sostanza è concentrata più ha capacità tamponante. La massima capacità tamponante si ha quando le concentrazioni dell'acido debole e della sua base coniugata sono alte e circa uguali tra loro. Un tampone agisce efficacemente entro un campo di + e - 1 sola unità di pKa, cioè quando

L'acido e la base coniugata sono in quantità 10 volte maggiori l'uno rispetto all'altra. Presa una soluzione tampone...

• Se aggiungo un acido questo reagirà con la base coniugata e il pH diminuirà leggermente perché diminuisce la concentrazione della base coniugata.
• Se aggiungo una base questa reagirà con l'acido debole e il pH aumenterà leggermente perché diminuisce la concentrazione della base coniugata.

ACIDI E BASI POLIPROTICI

• Sono gli acidi di Bronsted che possono cedere più di un protone.
• Sono le basi di Bronsted che possono acquistare più di un protone.

Esempio di acido poliprotico:

H₃PO₄ - Acido fosforico

La forza decresce con la perdita di protoni, quindi Ka1 > Ka2 > Ka3

Esempio di base poliprotica:

PO^3- - Ione fosfato nel "processo inverso" che riporta alla formazione di H₃PO₄

La forza decresce con l'acquisto di protoni, quindi Kb1 > Kb2 >...