Nozioni, Chimica generale e inorganica

EQUILIBRIO ACIDO BASE IN SOLUZIONE ACQUOSA-acido

Consideriamo il comportamento di un acido in acqua

HA+H20  A- + H3O+

Questa prende il nome di reazione di dissociazione dell’acido

La sua costante di equilibrio è: Keq=(H3O+)(A-)/(HA)(H2O)

ma (H2O) è una costante che può essere inglobata in Keq

Keq(H2O)=(H3O+)(A-)/(HA)

Definendo una nuova costante Ka che poniamo uguale a Keq(H2O) risulta che

Ka=(H3O+)(A-)/(HA)

Ka è la costante di dissociazione acida

Se la reazione è completa (dunque HA è uguale a 0) Ka tende a infinito ed è molto alta

Se l’acido reagisce in piccola parte la Ka sarà piccola.

Acido forte la Ka sarà alta

Acido deboli la Ka sarà bassa.

Esprime la tendenza di un acido a dissociarsi (forza dell’acido)

Ka > 1 ACIDO FORTE

1>Ka>10^-3 ACIDO MEDIA FORZA

Ka<10^-3 ACIDO DEBOLE

Sono valori tabulati

EQUILIBRIO ACIDO BASE IN ACQUA-base

B+H20HB+ + OH-

Costante di equilibrio della reazione di dissociazione della base

Keq=(HB+)(OH-)/(B)(H2O)

Con gli stessi procedimenti di prima otteniamo:

Kb=(HB+)(OH-)/(B)

Kb è la costante di dissociazione basica

Esprime la tendenza di una base a dissociarsi (cioè rilasciare ioni OH-) esprime la forza di una base

Kb>10 BASE FORTE

10>Kb>10^-2 BASE MEDIAMENTE FORTE

Kb>10^-2 BASE DEBOLE

Classificazione di acidi e basi

Basi

Le principali basi possono essere classificate in 5 gruppi

1) Idrossidi basici con formula X(OH)n con x=metallo e gruppo OH ripetuto n volte. La n

dipende dal metallo in quando se x è un metallo alcalino con carica 1 ci sarà un gruppo OH.

Se il metallo è del secondo gruppo con carica 2+ l’n sarà uguale a 2, in quanto due

gruppi ossido servono per neutralizzare lo ione positivo.

Sono ioni e danno reazione di dissoluzione come se fossero sali:

es NaOH->Na+ + OH-

KOH -> K+ + OH-

Mg(OH)2 -> Mg2+ + 2OH-

Ba(OH)2 -> Ba 2+ + 2OH-

2) Ossidi basici: con formula XnOn sono composto ionici, formati dallo ione O2-(ione ossido)

e X+ (O 2+ o 3+ ..). La stechiometria dipende dalla carica dello ione positivo (es Na+

dunque con O2- e sarà Na2O, due ioni sodio per neutralizzare lo ione ossido /// Mg2+ , sarà

MgO /// con Al3+ ci sarà Al2O3). Lo ione O2- è una base fortissima , acquista un H

dall’acqua diventerà OH-. Ogni ione ossido porta alla formazione di due ioni idrossido OH-,

il primo derivante dallo ione O2- (ione ossido) che ha acquistato uno ione H+ e il secondo

dalla molecola di H20 che ha cedouto uno ione H+.

Es Na2O+H20  2Na+ + 2 OH-

Al2O3 + 3H20  2Al3+ + 6 OH-

3) Idruri basici: con formula XHn sono composti dallo ione metallico Xn+ e H- ione idruro,

dove l’idrogeno ha acquistato l’elettrone, è una base molto forte percheè può acquistare

idrogeno e dare H2.

Es. NaH + H20 -> Na+ + H2 + OH- (ione idruro acquista un idrogeno dall’acqua diventa H2 E OH

che è la molecola d’acqua che ha ceduto l’OH-)

4) Ammine e ammoniaca sono basi organiche caratterizzate da un atomo di azoto legato

covalentemente a 3 atomi di carbonio e idrogeno. Un ammina è primaria se è legata a d un

atomo di carbonio e due atomo di idrogeno, secondaria se è legata a due atomi di carbonio e

un atomio di idrogeno, terziaria… . Il corrispettivo di un ammina in chimica inorganica è

l’ammoniaca in cui l’atomo di azoto è legato covalentemente a 3 atomi di idrogeno

NH3+ H20  NH4+ + OH-

RNH2+H20  RNH3+ + OH-

5) Basi coniugate di acidi deboli che sono basi e sarà tanto più forte quanto è bassa la forza

dell’acido.(le basi coniugate di acidi forti non sono basi perché Ka . Kb = Kw e quindi Kb è

un numero estremamente piccolo).

F- + H20  HF+ OH-

CLO- + H20  HCLO + OH-

Sono spesso coniugate a ioni positivi per dare sali es NaNO2(nitrito di sodio) è una base che in

soluzione si dissocia per dare gli ioni costituenti Na+ (senza proprietà acidobase) + NO2- (che è una

base coniugata dell’acido H2NO)

KF  K+ + F- (base coniugata dell’acido HF)

Acidi

Ci sono 5 categorie di acidi

1) IDRACIDI con formula generale HnX (atomo di idrogeno e un non metallo del sesto o

settimo gruppo)

sono composti covalenti dunque molecolari.

Se del 7 gruppo alogeni le formule saranno HCl, HBr

Se del 6 gruppo calcogeni H2S

In acqua un idracido cede il suo atomo di idrogeno, in forma di ioni H+, per generare la base

coniugata corrispondente e lo ione H3O+.

H2S + H20  HS- + H3O+ (in questa reazione è considerata solo la prima dissociazione)

H2S + 2H2O  S2- + 2H3O+ (sono state considerate entrambe le dissociazioni)

2) OSSIACIDI con formula HnXOm con X non metallo(sono acidi grazie agli atomo di

idrogeno che possono essere liberati come H+)

(formula non ricavabile dal numero di ossidazione)

HClO + H2O  ClO- + H3O+

HCLO4 + H20  ClO4- + H3o+

H3PO4

3) ANIDRIDI con formula XnOm con X non metallo. Sono acidi, nonostante non abbiano un

H da cedere. In acqua acquistano molecole d’acqua e danno gli ossiacidi corrispondenti.

CO2 + H20  H2CO3 non è una reazione acido base ma è una reazione preliminare delle

anidridi, e l’anidride carbonico (che non è un acido)in acqua ha dato l’ossiacido

corrispondente (il non metallo ha lo stesso numero di ossidazione ) cioè l’acido carbonico

Cl2O + H20  2HCLO

N2O3 + H20  2HNO2

4) IONE AMMONIO acido coniugato dell’ammoniaca , NH4+ . E’ un acido che reagisce

acqua per dare un NH3 e uno ione H3O+

Spesso si trova in forma salificata NH4Cl, c’è una reazione di dissoluzione per dare gli ioni

costituenti NH4+ + Cl- (acido e composto Cl-)

5) ACIDI CARBOSSILICI con formula R-COOH (che diventano R-COO- dopo aver ceduto

l’idrogeno) e sono acidi perché possono cedere l’idrogeno.

CH3COOH +H20 __> CH3COO- + H3O+

HCOOH + H20  HCOO- + H3O+

NOMENCLATURA

BASI

1) Idrossidi basici il nome sarà idrossido di … (calcio/sodio..)

2) Ossidi basici il nome sarà ossido di ..(calcio/magnesio/alluminio …)

3) Idruro il nome sarà idrudo di .. (sodio/alluminio…)

4) Ammoniaca

5) Basi coniugate di acidi deboli

ACIDI

1) Ossiacidi : quando un non metallo forma due ossiacidi

NdO Acido Es

Più alto -ICO +5 HNO3 Acido nitrico

Meno alto -OSO +3 NO2 Acido nitroso

Quando forma tre ossiacdi

NdO Acido Es.

+alto -ICO +5 H3PO4 ACIDO FOSFORICO

medio -OSO +3 H3PO3 ACIDO FOSFORSO

+basso IPO-..-OSO +1 H3PO2 ACIDO IPOFOSFOROSO

Quando forma quattro ossiacidi

Ndo Acido Es

Alto PER-..-ICO +7 HClPO4 acido perclorico

Medio -ICO +5 HClO3 acido clorico

Medio -OSO +3 HClO2 acido cloroso

Basso IPO…-OSO +1 HClO acido ipocloroso

Acido -- Anione

PER-…-ICO PER-..-ATO ClO4- Perclorato

-ICO -ATO ClO3- Clorato

-OSO -ITO ClO2- Clorito

IPO-…-OSO IPO-…-ITO ClO- Ipoclorito

2) IDRACIDI vengono chiamati acido …idico e lo ione finisce in -URO

HCl ac.cloridrico -URO Cl- Cloruro

3) ANIDRIDI hanno nomi analoghi all’acido corrispondente

Es. acido carbonico  anidride carbonico

Acido formico  anidride formica

4) IONE AMMONIO

5) ACIDO CARBONICO finiscono tutti per –ico e gli anioni corrispondenti –ATO

PROPRIETA’ ACIDO BASE DEI SALI

Nel caso di un sale solubile le proprietà acido base dipendono dalle caratteristiched egli ioni

costituitivi.

I sali possono essere classificati in acidi, neutri o basici a secondoa che generino soluzioni acide,

neutre o basiche.

Sale neutro

NaClo Na+ + Cl- NaCl sarà un sale neutro perché né Na né Cl hanno proprietà acidobase

KI K+ + I-

Sale acido

NH4Br NH4+ + Br- e dunque sarà un sale acido perché lo ione ammonio è un acido e Br- nulla

Sale basico

NaF- Na+ + F- e sarà un sale basico perché F- è la base coniugata dell’acido HF

K3PO4  3K+ + PO4^3- e dunque come sopra con PO4^3- è una base

Sale misto

NH4CH3COO NH4+ + CH3COO- è un sale misto perché ione ammonio è un acido e lo ione

acetato che è una base.

Se prevale l’uno o l’altro dipende dalla forza di ciascuno, e da chi prevale.

-REAZIONE DI IDROLISI è la dissoluzione di un sale in acqua e la successiva reazione acido-

base.

-COSTANTE DI IDROLISI (Ki) è la Ka o la Kb dello ione costituente.

ACIDI E BASI POLIFUNZIONALI

Acidi poliprotici e basi poliacide

Gli acidi poliprotici sono acidi che possono cedere più di uno ione H+

(H2SO4//H3PO4//H2S//H2CO3-H2C2O4-etc) e possono essere monoprotici, diprotici

Le basi poliacide sono basi che possono acquistare più di ione H+ (PO43- //CO32- //O2- )

H3PO4 + H20  H2PO4- +H3O+ Ka =7.2 x 10^-3 acido forte

H2PO4- + H20  HPO4 2- + H3O+ Ka=6,3 x 10^-8 acido debole

HPO4 2- + H2O  PO4 3- + H3O+ Ka= 4,0 x 10^-13 acido più debole

Diventa sempre più difficile strappare l’ H+ perché il composto si allontana sempre di più dalla

neutralità.

Lo stesso vale per le basi poliacide:

CO3 2- + H20  HCO3- + OH- Kb=2,2 x10^-8

HCO3- +H2O  H2CO3 + OH- Kb=4,0 x 10^-11

Se Ka1 e Ka2 di un acido poliprotico differiscono per più di 3 ordini di grandezza ,allora si può

prendere in considerazione solo la prima dissociazione. Altrimenti occorre considerarle entrambi.

La Ka3 quando presente differisce sempre per più di 3 ordini di grandezza rispetto alla Ka1 e quindi

è sempre trascurabile.

HNO2+ H20  NO2- + H3O+

Acido monoprotico e Ka x Kb =Kw

H2CO3 + H20  HCO3- + H3O+

Acido diprotico che darà due reazioni

HCO3- + H20  CO3 2- + H3O+

Avrà dunque due Ka e due Kb(costanti di equilibrio delle due basi con l’acqua)

Ka1 x Kb2 = Kw e NON Ka1 x Kb1=Kw!!!

H3PO4 acido fosforico PO4 3- ione fosfato

H2PO4- diidrogeno fosfato

HPO42- idrogeno fosfato (dare un idrogeno in più allo ione)

Stessa cosa carbonio

Eccezione di due acidi del fosforo:

• H3PO3 acido fosforoso PO3 3- ione fosfito NON ESISTE (perché l’idrogeno

attaccato al fosforo non è un idrogeno acido)

HPO3 2- è il fosfito

H2PO3- idrogenofosfito

• H3PO2 acido ipofosforoso PO2 3- non esiste

HPO2 2- non esiste perché i due idrogeni legati al fosforo non posson essere ceduti

H2PO2- ione ipofosfito

SOSTANZE ANFOTERE

PER esostanze anfotere sono sostanze che si posson ocomportare sia come acidi che basi. Sono gli

acidi poliprotici che si sono dissociati a metà, perché possono andare avanti otornare indietro nelle

reazioni.

Se sono da soli in a