Idrolisi dei sali

Altri sali sono neutri, per cui il loro anione non reagisce per dare ioni OH né

+

il catione reagisce per dare ioni H O .

3

Vi possono essere vari tipi di sali, distinti in base al tipo di ioni che li

compongono:

sali in cui l’anione proviene da una base forte (es. NaOH) e il catione da

- +

un acido forte (es. HCl): quindi, nel sale NaCl, Na sarà un acido

-

debolissimo così come Cl sarà una base debolissima. Il pH della

soluzione sarà quindi neutro;

sali derivanti dalla neutralizzazione di un acido forte con una base

- 4+ +

debole: ad esempio NH Cl, in cui NH è un acido debole (trasferisce H

4

+

su H O per dare H O e NH ) e Cl è neutro. Quindi il sale renderà acido

2 3 3

il pH della soluzione;

sali derivanti dalla neutralizzazione di una base forte con un acido

- +

debole: ad esempio KCN, in cui K deriva da una base forte e quindi

-

non idrolizza, mentre CN deriva dall’acido debole HCN, quindi -

possiede una certa forza e reagisce con l’acqua generando ioni OH : la

soluzione del sale sarà basica;

sali formati da un catione acido e da un anione basico: il pH della

- soluzione dipende dalla forza relativa del catione come acido e

dell’anione come base. Ad esempio NH CH COOH darà una soluzione

4 3

neutra perchè l’anione è una base debole e il catione è un acido debole

a pari livello; il sale NH F darà invece una soluzione acida perchè

4

4+ -

l’acido NH è leggermente più forte rispetto alla base F ; NH ClO è

4

-

invece un sale basico perché ClO è una base leggermente più forte

4+

dell’acido NH .

- -

Es: CH COO + H O ↔ CH COOH + OH

3 2 3

- -

[OH ] = √K x CH COO

b 3 +

Il sale CH COONa è formato da un catione (Na ) che solo formalmente è un

3 -

acido (perché NaOH è una base fortissima) e da un anione (CH COO ) che

3

una base piuttosto forte.

4+ +

Es: NH + H O ↔ NH + H O

2 3 3

+ 4+

[H O ] = √K x NH

3 a

Calcola il pH di una soluzione 0,1 M di NH Cl

4

-14 -5 -10

K = K /K = 1 x 10 /1,8 x 10 = 5,5 x 10

a w b

+ -10 -6

[H O ] = √K x [NH Cl] = √ K /K x [NH Cl] = √5,5 x 10 x 0,1 = 7,5 x 10

3 a 4 w b 4

Soluzioni tampone

La caratteristica principale di una soluzione tampone è che il suo pH non

varia sensibilmente per aggiunta di moderate quantità di acidi o basi forti.

Numerose soluzioni tampone sono presenti nel nostro organismo: ad es. il

sangue ha un pH che oscilla sempre tra 7,38 (limite superiore del sangue

venoso) e 7,42 (limite superiore del sangue arterioso) e deve mantenersi

vicino alla neutralità ad esempio per evitare la denaturazione delle proteine. Il

pH è costante in tutti i compartimenti idrici del nostro organismo e non varia

anche se numerosissimi sono i prodotti acidi derivati dalle vie metaboliche

(CO , acido lattico, acido piruvico ecc.).

2

In generale una soluzione tampone è una soluzione che contiene quantità

comparabili di una base debole e del suo acido coniugato o di un acido

debole e della sua base coniugata. Per esempio, una soluzione contenente

-

CH COOH (acido debole) 0,1 M e CH COO (base coniugata) 0,1 M è una

3 3

soluzione tampone. Se aggiungessimo 10 millimolare (1/10 rispetto alla

concentrazione dei componenti della soluzione tampone) di HCl, il pH non

varierebbe sensibilmente. +

Aggiungendo HCl si sbilancia la quantità di H O presente in soluzione: per

3

equilibrare la situazione, la quantità dell’acido acetico aumenta (es. 0,11 M)

perchè esso “cattura” gli ioni idronio im eccesso, mentre lo ione acetato

diminuinuisce di concentrazione (0,09 M) perchè deve dissociarsi e liberare

-

ioni OH .

Viceversa, se aggiungessi una base forte, l’acido acetico diminuirebbe di

concentrazione (dissociandosi in ioni idronio), mentre lo ione acetato

aumenterebbe.

Equazione di Hendelson-Hasselbach: si può ricavare, per esempio, dalla

K dell’acido debole. Infatti, alterando una delle concentrazioni nella soluzione

a

tampone, tutti gli altri valori devono cambiare in modo da mantenere costante

la K .

a - +

K = [A ][H O ]/[HA]

a 3

+ -

[H O ] = K x [HA]/[A ]

3 a

+ -

-log[H O ] = -log K – log([HA]/[A ]  da questo ricavo il pH della soluzione

3 a

tampone. -

Quindi, l’equazione di Hendelson-Hasselbach dice che: pH = pK + log([A ]/

a

[HA])

Per funzionare più efficientemente possibile, la soluzione tampone deve

-

avere simili le concentrazioni di [A ] e di [HA], cioè della base debole e del

suo acido coniugato o dell’acido debole e della sua base coniugata. La

massima efficienza si ha quando le due concentrazioni si eguagliano, ma la

soluzione tampone continua comunque a funzionare – anche se meno

efficientemente – anche se il rapporto tra le due componenti resta compreso

tra 10:1 e 1:10.

-

se [A ] e [HA] stanno in rapporto 1:10 si avrà pK + log(0,1) = pK - 1;

 a a

-

se [A ] e [HA] stanno in rapporto 10:1 si avrà pK + log(10) = pK + 1

 a a

I vari tipi di tamponi funzionano solo in specifici range di pH. Ad esempio il

tampone acetato non funziona per tamponare acidi a pH 7:

-

pH = pK + log[A ]/[HA]

a

7 = 4,7 + log 300/1 -

Il tampone acetato (CH COOH e CH COO ) ha la massima efficienza a pH

3 3

7,4.

La quantità dell’acido o della base forte che vengono aggiunti alla soluzione

tampone deve essere moderata rispetto alla concentrazione di entrambi i

componenti del tampone (se hanno concentrazione uguale: pH = pK – log(1)

a

cioè pH = pK ) oppure rispetto al componente presente in concentrazione

a

minore (se i due hanno concentrazione diversa).

Il principale sistema tampone del nostro organismo è il sistema dei

bicarbonati, strettamente associato al trasporto di gas (O e CO ).

2 2

All’interno delle cellule è molto importante il sistema dei fosfati:

4- + 42- + 43- +

H PO ↔ H PO + H ↔ HPO + H ↔ PO + H

3 4 2 4- + 42- + -

A pH = 7,4 il sistema prevalente è H PO + H ↔ HPO + H (K = 6,2 x 10

2 a

8

). 4- 4-

A p H fisiologico il rapporto [HPO ]/[H PO ] = 1,7 (quindi il tampone ha

2

un’ottima efficienza).

Questo sistema tampone è in atto solo nelle cellule perchè non c’è molto

fosforo circolante.