Forza degli acidi e delle basi

Forza degli acidi e delle basi

Acidi e basi forti e deboli

Gli acidi e le basi forti in soluzione esistono solo in forma dissociata (ad es. HCl e NaOH):

HCl → H⁺ + Cl^- (in soluzione esistono solo ioni H⁺ e Cl^-)

NaOH → Na⁺ + OH^- (in soluzione esistono solo ioni Na⁺ e OH^-)

Acidi e basi deboli si dissociano solo parzialmente:

NH₃ + H₂O → NH₄⁺ + OH^- (in soluzione si hanno anche molecole di NH₃ indissociate)

HIO + H₂O → H₃O⁺ + IO^- (HIO ha pochissima tendenza a dissociarsi)

Acidi e basi coniugati

La base coniugata di un acido forte è una base debole e l’acido coniugato di una base forte è un acido debole.

Equilibrio degli acidi deboli

Per acidi deboli esiste un equilibrio tra forma dissociata e indissociata (che non esiste per acidi e basi forti che sono totalmente dissociati):

HA + H₂O ↔ A^- + H₃O⁺

K_C = [A^-][H₃O⁺]/[HA][H₂O]

Ma [H₂O] = K_C = 55,5 M

K_C[H₂O] = K_a = [A^-][H₃O⁺]/[HA]

K_a è la costante di dissociazione acida.

Equilibrio delle basi deboli

Per basi deboli:

B + H₂O ↔ BH⁺ + OH^-

K_b = [BH⁺][OH^-]/[B]

Perché [H₂O] = K₂

Anche se una parte di acqua reagisce a formare ioni H₃O⁺ e OH^-, siamo in soluzione acquosa, quindi la differenza di concentrazione è minima (per questo si continua a considerare costante).

Forza delle basi deboli

Tra le basi deboli, la forza relativa è definita dal valore di K_b, costante di dissociazione basica. La base è tanto più forte quanto maggiore è il valore di K_b.

Valori di pK_a e pK_b

Per avere valori positivi si fanno –log(K_a) e –log(K_b) e si ottengono pK_a e pK_b. Acidi e basi sono tanto più forti quanto è più basso il valore di pK_a e pK_b (il contrario se si considerano K_a e K_b).

Relazione tra la struttura molecolare di un acido e la sua forza

Per un acido generico HA:

• Quanto più polare è il legame H-A, tanto più forte è l’acido (es: HCl > HBr > HS)
• Quanto più forte è il legame H-A, tanto più debole è l’acido (per questo HF è un acido più debole di quelli sopracitati: il legame è molto polarizzato, ma allo stesso tempo è molto forte perché l’atomo di fluoro è molto piccolo)

Relazione per un ossiacido

• Quanto maggiore è l’elettronegatività dell’atomo centrale legato ai gruppi OH, tanto più forte è l’ossiacido
• Quanto maggiore è il numero di atomi di ossigeno legati all’atomo centrale, tanto più forte è l’ossiacido: la base coniugata di un acido con molti atomi di ossigeno è infatti stabilizzata dalle formule di risonanza.

Ad esempio, da HClO₂ passando per HClO₃ e HClO₄ la forza dell’acido aumenta. ClO₃^- (ha 2 forme di risonanza) è meno stabilizzato rispetto a ClO₄^- (ha 3 forme di risonanza).