Chimica inorganica - acidi e basi

COMPOSTI ANFOTERI

Quando una specie chimica può comportarsi sia da base

assai debole sia acido assai debole prende il nome di

elettrolita anfotero. Se la carica sull'atomo O ha valore

intermedio il composto XOH è anfotero

FORZA DEGLI ACIDI E DELLE BASI.

Per stabilire la forza di un acido bisogna considerare i loro

equilibri di dissociazione in acqua a 25 ºC. Bisogna poi

scrivere le costanti di equilibrio in funzione della

concentrazione e, attraverso la misurazione

conduttometrica, il valore del grado di dissociazione, si può

stabilire l'acido più forte calcolando la costante di

dissociazione.L'acido più forte cedrà alla stessa base un

numero maggiore di protoni.

TEORIA DI G.N. LEWIS

Acido è una specie chimica che può accettare un doppietto

elettronico.Base è una specie chimica che può donare un

doppietto elettronico.Una reazione acido-base di Lewis

consiste nella formazione di un legame dativo o di

coordinazione

PRODOTTO IONICO DELL'ACQUA

L'acqua chimicamente pura presenta una piccolissima

conducibilità elettrica. L'esistenza di questa conducibilità

indica la presenza di ioni. Ricordando le sue proprietà

anfotere possiamo scrivere l'equilibrio di dissociazione:

2H2O = H3O + OH La cui costante ha forma:K= (aH3O *

+ - +

aOH ) / a H2OPonendo aH2O = cost = 1 K= aH3O * aOH

- 2 + -

Quindi il prodotto ionico di H2O altro non è che il prodotto

della concentrazione degli ioni H3O e degli ioni OH A 25 ºC

+ -

questo valore è di 1*10 M Kw= [H3O ] * [OH ] = 1*10

-14 2 + - -14

SOLUZIONI ACIDE, NEUTRE E BASICHE

Una soluzione è:

-acida quando [H3O ] > [OH ]

+ -

-neutra quando [H3O ] = [OH ]

+ -

-basica quando [H3O ] < [OH ]

+ -

pH e pOH

Per esprimere il grado di acidità o basicità di una soluzione,

per comodità di calcolo, viene usato il logaritmo

negativo( o il cologaritmo) in base 10. La concentrazione

degli ioni H3O+ viene espressa con una grandezza

chiamata pH

pH = -log10[H3O ]

+

Se facciamo riferimento alla concentrazione di [OH-] si

parla di pOHpOH = -log10[OH ]se:

-

pH < 7 la soluzione è acida

pH = 7 la soluzione è neutra

pH > 7 la soluzione è basica

CALCOLO DEL PH ACIDI E BASI FORTI

poiché gli acidi forti monoprotici sono completamente

dissociati si ha:

[H3O ] = [ Ca iniziale] pH = -log10[H3O ]

+ +

Discorso uguale per le basi forti del gruppo I A [OH ] = [Cb

-

iniziale ]

Per le basi del gruppo II A[OH ] = 2[Cb iniziale]

-

Calcolo pH ACIDO BASE DEBOLE

la concentrazione degli ioni OH- o H3O+ non coincide con

la Ca iniziale. Per determinare il pH, quindi, occorre stabilire

la loro concentrazione:

Acido debole [H3O ] = √Ka *√CaBase debole [OH ] = √Kb *

+ -

√Cb

Reazione di Neutralizzazione

Reazione tra un acido e una base con formazione di acqua

e il sale

Sono fortemente spostate a destra quindi la reazione è

praticamente totale.

La soluzione finale sarà:

Neutra se reagiscono acido forte- base forte

Acida se reagiscono acido forte- base debole

Basica se reagiscono acido debole- base forte

Titolazione acido base

Analisi quantitativa che permette di conoscere il

titolo(concentrazione) di una soluzione acida o basica a

volume noto.Per far ciò basta aggiungere alla soluzione

acida(o basica) ,mediante una buretta, una soluzione a

concentrazione nota basica (o acida). Si procede finché non

diventa neutra e n acido = n basico

eq eq

Idrolisi salina

Processo per cui la soluzione di un sale determina la

variazione di pHCome già detto:La soluzione che deriva da

un acido forte e una base debole è acida. La [H3O+] si

calcola

√Kw * √ Cs

---------------

√Kb

La [OH-] di una soluzione basica( quindi acido debole+base

forte) si calcola

√Kw * √ Cs

---------------

√Ka

La [H3O+] di soluzione acido debole + base debole si

calcola

√Kw * √Ka

---------------

√Kb

Sarà acida se Ka > KbSarà neutra se Ka = KbSarà basica se

Ka < Kb

ESERCIZI ED ESEMPI

1) acido-base

a) stabilire se le soluzioni dei seguenti sali sono acide,

neutre o basiche

(NH4)2SO4; LiCN

il soldato di ammonio (NH4)2SO4 si dissocia:

(NH4)2SO4 --> 2NH4 +SO4

+ 2-

Lo ione NH4+ nella reazione di idrolisi:

NH4 + H2O --> NH3 + H3O+

+

Lo ione SO4 2- si lega all'acqua senza reagire con

essa(idratazione).

La soluzione quindi presenta un eccesso di H3O+ e di

conseguenza è acida

Il cianuro di litio LiCN si dissocia:

LiCN --> Li + CN-

+

Lo ione Li+ subisce il processo di idratazione, mentre lo

ione CN- nella reazione di idrolisi:

CN + H2O --> HCN + OH-riceve un protone. C'è un eccesso

-

di OH- quindi la soluzione è basica

ESERCIZI DA SVOLGERE:rappresentare l'equazione di

dissociazione ionica:H2MnO4;

Zn(OH)2;

Ca3(PO4)2;

Na2S;

(NH4)SO4;

H2Cr2O7;

Ba(CN)2;

Al(OH)3

Identificare le coppie coniugate acido-base:

a) NH3 + H3O+ = NH4+ H2O

b) HCN + NH2- = CN + NH3

-

c) HS + OH- = S +H2O

- -2

d) HBrO + H2O = H3O + BrO-

+

e) HF + OH- = F + H2O

-

f) H2PO4 + CO3 2- = HPO4 + HCO3-

- 2-

2)Idrolisi salina:

Per ognuno dei seguenti sali:

Rappresentare l'equazione di dissociazione

Classificare come acido, basico e neutro sia l'anione che il

catione

Rappresentare l'equazione di idrolisi precisando se la

soluzione sarà acida, basica e neutra:

NH4I; Zn(NO3)2; KClO4; Na3PO4

3)ESERCIZI SUL pH;

a) Calcolare il pH di una soluzione in cui [H+] = 1.25* 10 -5

MpH = -log1.25* 10 = 4.90

-5

b) Calcolare il pOH di una soluzione in cui [H+] = 2.05* 10 -5

MpH = -log2.05* 10 = 4.69pH + pOH = 14pOH = 14 - 4.69

-5

= 9.31

c) calcolare il pH di una soluzione contenente 9.5g di HNO3

in 450 ml di soluzione

- calcolare nº moli di HNO3:

m(g) 9.5g

n= --------- = ---------- = 0.15 mol

M(g/mol) 63(g/mol)

- calcolare la concentrazione molare:

M= N(mol)/ V(L) = 0.15 mol/0.45L = 0.34 mol/L

L'equazione di dissociazione è:

HNO3 + H2O --> H3O + NO3-

+

Da 1 mole di acido si libera 1 mole di H3O+ quindi:pH =

-log [H3O+] = -log 0.34 = 0.46

d) Calcolare il pH di una soluzione di HNO2 (Ka = 5.1*10 )

-4

che contiene 4.5g in 110 ml di soluzione-calcolare il

numero di moli di HNO2

m(g) 4.5g

n = -------- = ---------- =0095mol

M(g/mol) 47 g/mol

- calcolare la concentrazione molare

M = n(mol)/V(L) = 0.095mol/0.110L = 0.86 mol/L

-Scrivere l'equazione di dissociazione: