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Arrhenius distinse poi gli acidi e le basi a seconda della loro

forza.

Un acido forte è una sostanza che in acqua si ionizza

(es. HCl):

completamente per dare ioni H +

H O

2

HCl(aq) H (aq) + Cl (aq)

+ -

Una base forte è una sostanza che in acqua si ionizza

(es. NaOH):

completamente per dare ioni OH -

H O

2

NaOH(aq) Na (aq) + OH (aq)

+ -

Acidi e basi deboli non sono completamente ionizzati in

soluzione ma danno luogo ad un equilibrio

H O

CH COOH(aq) H (aq) + CH COO (aq)

2 + -

3 3

Acido acetico

Nonostante i suoi primi successi e la sua utilità la teoria di

Arrhenius ha dei limiti.

Il primo problema è di natura formale ed emerse dopo i primi

è un protone semplice e non può

studi sull’atomo. Lo ione H +

esistere in acqua come tale, ma solo legato ad una molecola di

acqua sottoforma di ione H O in cui lo ione H è legato tramite

+ +

3

un legame dativo ad un doppietto dell’ossigeno dell’acqua.

Questo può essere facilmente preso in considerazione:

HCl(aq) +H O(l) H O (aq) + Cl (aq)

+ -

2 3

CH COOH(aq)+H O(l) H O (aq) + CH COO (aq)

+ -

3 2 3 3

Inoltre la teoria di Arrhenius è limitata a soluzioni acquose e

non considera basiche sostanze che non contengono ioni OH (ad

-

esempio NH ).

3

Teoria di Brønsted e Lowry (1923)

Le reazioni acido-base sono considerate come reazioni di

trasferimento protonico.

acido

Un è una specie che dona un protone

base

Una è una specie che accetta un protone

Secondo questa teoria la ionizzazione di HCl in acqua è

O:

vista come il trasferimento di un protone da HCl ad H 2

HCl(g) + H O(l) H O (aq) + Cl (aq)

+ -

2 3

base

acido

Analogamente una base posta in acqua accetta un protone

dall’acqua liberando ioni OH .

-

NH (aq) + H O(l) NH (aq) + OH (aq)

-

4+

3 2 acido

base acido base

NH accetta un protone dall’acqua ed è quindi una base mentre

3

H O cede il protone ed è un acido.

2 cede il protone ad OH ed è quindi

Nella reazione inversa NH -

4+

un acido mentre OH è una base perché accetta il protone.

-

Specie che differiscono solo per un protone, quali NH /NH o

4+

3

O/H O , costituiscono una coppia coniugata acido-base.

H +

2 3

Ad esempio NH è una base, ma una volta accettato i protone

3

diventa NH , una specie che è capace di cedere il protone ed

4+

è quindi un acido.

NH è l’acido coniugato della base NH e NH è la base

4+ 3 3

: insieme costituiscono la coppia

coniugata dell’acido NH 4+

coniugata acido-base NH /NH . Un discorso analogo vale per

4+

3

H O/H O .

+

2 3

Una reazione acido-base è quindi caratterizzata da due coppie

coniugate acido-base:

NH (aq) + H O(l) NH (aq) + OH (aq)

-

4+

3 2 acido base

base acido

1 coppia

a 2 coppia

a

Una specie può comportarsi da acido o da base a seconda della

O si comporta

specie con cui viene fatta reagire. Ad esempio H 2 O ), ma si

da base con HCl (accetta un protone formando H +

3

comporta da acido con NH (cede il protone formando H O ).

+

3 3

Specie di questo tipo, che possono agire sia come acido che

come base in dipendenza dell’altro reagente, vengono dette

anfiprotiche (o anfotere).

La teoria di Brønsted e Lowry è più generale della teoria di

Arrhenius. In particolare: , che

- Una base è una sostanza che accetta protoni (OH

-

secondo Arrhenius una sostanza deve necessariamente

possedere per essere una base, è solo un esempio di base)

- Acidi e basi possono essere sia sostanze molecolari sia ioni

- Possiamo avere solventi diversi dall’acqua

- Alcune sostanze possono agire da acido o da base a seconda

della specie con cui reagiscono

Forza relativa di acidi e basi

La forza relativa di un acido (o di una base) può essere

considerata in funzione della loro tendenza a perdere

(accettare) un protone. Gli acidi più forti sono quelli che

perdono più facilmente i loro protoni. Analogamente le basi più

forti sono quelle che accettano un protone più facilmente.

Un acido forte è una sostanza che in acqua è completamente

ionizzatato:

HCl(aq) + H O(l) H O (aq) + Cl (aq)

+ -

2 3

acido base acido base

La reazione è spostata completamente verso destra, per cui

l’acido cloridrico è un acido forte. agisce come base

La reazione inversa, in cui lo ione Cl -

accettando un protone dall’acido H O , non avviene perché lo

+

3

ione Cl è una base estremamente debole.

- HCl(aq) + H O(l) H O (aq) + Cl (aq)

+ -

2 3

acido base acido base

pi ù forte pi ù debole

Questa reazione si può considerare anche in funzione della

forza relativa tra HCl e H O . HCl cede il protone più

+

3

O ed è quindi un acido più forte e la

facilmente di H +

3

reazione è spostata verso destra.

Se consideriamo la ionizzazione dell’acido acetico:

COOH(aq) +H O(l) H O (aq) + CH COO (aq)

CH + -

3 2 3 3

base

acido

base

acido pi ù forte

pi ù forte

pi ù debole

pi ù debole

Sperimentalmente si vede che solo l’1% delle molecole di

COOH sono ionizzate, quindi l’acido acetico è un acido

CH

3

debole.

La reazione è un equilibrio spostato verso sinistra (verso i

reagenti), dove troviamo l’acido e la base più deboli.

In generale in una reazione acido-base la reazione è spostata

nella direzione dal più forte al più debole membro della coppia

coniugata acido-base.

Se consideriamo la ionizzazione dell’acido fluoridrico:

HF(aq) +H O(l) H O (aq) + F (aq)

+ -

2 3

acido acido

pi ù debole pi ù forte

Qui solo il 3% delle molecole di HF sono ionizzate. Questo vuol

O , ma è più forte di

dire che HF è un acido più debole di H +

3

CH COOH. F , la base coniugata di HF, è una base più forte di

-

3

H O, ma più debole di CH COO .

-

2 3

In base ai dati precedenti possiamo stabilire la seguente scala

di acidità: HCl>H O >HF>CH COOH

+

3 3

Si può quindi scrivere la seguente tabella

In realtà nella tabella HNO ,H SO ,HCl, HBr, HI e HClO

3 2 4 4

sono tutti acidi forti (=completamente dissociati in acqua) ed

è quindi evidente che per stabilire la forza relativa di questi

acidi occorre procedere diversamente da quanto fatto in

precedenza.

Gli acidi precedenti, sciolti in acqua, sono tutti ionizzati al

100%, ma se usiamo un solvente meno basico dell’acqua

(come, ad esempio, un acido debole, come l’acido acetico) si

può notare una differenza.

Per esempio né HCl, né HI sono completamente ionizzati, ma

si trova che HI è ionizzato in percentuale maggiore rispetto

ad HCl ed è quindi un acido più forte.

Poiché per gli acidi forti la forza in acqua sembra essere la

stessa si parla di effetto livellante dell’acqua sugli acidi

forti. Forza degli acidi e struttura molecolare

Abbiamo finora valutato la forza degli acidi in maniera

empirica. Possiamo però in alcuni casi correlare la forza

relativa di una serie di acidi alla loro struttura molecolare.

La forza di un acido dipende dalla facilità con cui il protone

è rimosso da legame X–H nella specie acida.

H

+

I fattori che determinano le forze relative degli acidi sono

principalmente due:

- La polarità del legame X–H:

δ- δ+

X H

⎯⎯

Più il legame è polarizzato (con la carica positiva sull’idrogeno)

maggiore è la polarità del legame.

- La forza del legame X–H con cui il protone è legato ad X

che a sua volta dipende dalle dimensioni dell’atomo X: più

grande è l’atomo più debole è il legame e quindi maggiore è

l’acidità.


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AUTORE

Atreyu

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+1 anno fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in farmacia
SSD:
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Chimica generale ed inorgnaica e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Gabriele D'Annunzio - Unich o del prof Marrone Alessandro.

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