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1Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 2010.

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1 1Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 2010

2 Valitutti, Tifi, Gentile Esploriamo la chimica Seconda edizione di Chimica: molecole in movimento

3 3 Capitolo 17 Acidi e basi si scambiano protoni 1.Le teorie sugli acidi e sulle basi 2.La ionizzazione dellacqua 3.Il pH e la forza degli acidi e delle basi 4.La neutralizzazione: una reazione tra acidi e basi Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 2010

4 4 Capitolo 17 Acidi e basi si scambiano protoni 5.Lidrolisi: anche i sali fanno cambiare il pH 6.Le soluzioni tampone Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore 2010

5 5 1. Le teorie sugli acidi e sulle basi Acidi e basi secondo Arrhenius Gli acidi sono sostanze che, sciolte in acqua, liberano ioni H + (H 3 O + ). Le basi sono sostanze che, sciolte in acqua liberano ioni OH -. HCl (g) H + (aq) + Cl - (aq) NaOH (s) Na + (aq) + Cl - (aq)

6 6Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Le teorie sugli acidi e sulle basi Gli acidi si distinguono in acidi monoprotici se sono in grado di liberare un solo H + ; acidi poliprotici se liberano più ioni H +.

7 7Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Le teorie sugli acidi e sulle basi Il limite della teoria di Arrhenius risiede nel fatto che è applicabile solo alle soluzioni acquose.

8 8Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Le teorie sugli acidi e sulle basi Acidi e basi secondo Brönsted e Lowry Un acido è una qualsiasi molecola o ione in grado di donare protoni. Una base è una qualsiasi molecola o ione che può accettare un protone.

9 9Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Le teorie sugli acidi e sulle basi La teoria di Brönsted e Lowry amplia la classificazione degli acidi e delle basi poiché non è indispensabile la presenza di acqua.

10 10Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Le teorie sugli acidi e sulle basi Ogni acido, donando il proprio protone, si trasforma in una base, chiamata base coniugata; analogamente ogni base, accettando il protone, si converte nel corrispondente acido coniugato.

11 11Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Le teorie sugli acidi e sulle basi Sono anfiprotiche le sostanze che, come lacqua, possono sia accettare che donare protoni.

12 12Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Le teorie sugli acidi e sulle basi Acidi e basi secondo Lewis Un acido è una specie (molecola o ione) che può accettare una coppia di elettroni. Una base è una specie (molecola o ione) capace di donare una coppia di elettroni liberi da legami.

13 13Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Le teorie sugli acidi e sulle basi

14 14Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore La ionizzazione dellacqua La reazione di ionizzazione dellacqua o autoprotolisi, è una reazione acido-base in cui la formazione degli ioni avviene per scambio di un protone fra due molecole dacqua.

15 15Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore La ionizzazione dellacqua La K w, come tutte le costanti di equilibrio, varia con la temperatura e si chiama prodotto ionico dellacqua.

16 16Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore La ionizzazione dellacqua Se [H 3 O + ] > 10 –7 M lambiente è acido; Se [H 3 O + ] = 10 –7 M lambiente è neutro; Se [H 3 O + ] < 10 –7 M lambiente è basico.

17 17Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il pH e la forza degli acidi e delle basi Il pH misura il grado di acidità di una sostanza e si definisce come il logaritmo negativo in base 10 della concentrazione molare degli ioni H +. pH = – log[H + ]

18 18Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il pH e la forza degli acidi e delle basi Analogamente il pOH misura il grado di basicità di una sostanza e si definisce come il logaritmo negativo in base 10 della concentrazione molare degli ioni OH –. pOH = – log[OH – ]

19 19Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il pH e la forza degli acidi e delle basi Mettendo insieme le due annotazioni si ottiene la relazione fondamentale pK w = pH + pOH ovvero 14 = pH + pOH

20 20Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il pH e la forza degli acidi e delle basi

21 21Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il pH e la forza degli acidi e delle basi Gli acidi e le basi, posti in soluzioni acquosa, assumono comportamenti diversi, in base ai quali vengono classificati come forti o deboli. Sono considerati forti quegli acidi e quelle basi che in acqua sono completamente ionizzati.

22 22Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il pH e la forza degli acidi e delle basi La costante di equilibrio di questo tipo di reazioni è detta costante di ionizzazione acida (K a ): Lacqua non è riportata in quanto viene considerata liquido puro.

23 23Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il pH e la forza degli acidi e delle basi Gli acidi si dicono forti se hanno la K a molto grande e si ionizzano completamente e deboli se hanno K a piccola e non si ionizzano completamente.

24 24Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il pH e la forza degli acidi e delle basi Secondo la teoria di Brönsted e Lowry, una specie è basica se può acquistare un protone dallacqua secondo la reazione: B + H 2 O BH + (aq) + OH – (aq)

25 25Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il pH e la forza degli acidi e delle basi La costante di equilibrio di questo tipo di reazioni è detta costante di ionizzazione basica (K b ) ed è Lacqua non è riportata in quanto viene considerata liquido puro.

26 26Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Il pH e la forza degli acidi e delle basi Il pH di una soluzione si misura tramite gli indicatori. Gli indicatori sono sostanze che assumono colorazioni diverse a seconda del pH della soluzione in cui si trovano. Il punto di passaggio da un colore a un altro è detto punto di viraggio.

27 27Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore La neutralizzazione: una reazione tra acidi e basi Nelle reazioni acido-base di neutralizzazione in cui gli ioni H + devono uguagliare gli ioni OH –, è più corretto esprimere la concentrazione in normalità e non in molarità.

28 28Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore La neutralizzazione: una reazione tra acidi e basi La neutralizzazione è una reazione fra un acido e una base in quantità stechiometricamente equivalenti che porta alla formazione di sale e di acqua, con liberazione di calore.

29 29Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore La neutralizzazione: una reazione tra acidi e basi La titolazione è una tecnica di analisi quantitativa che permette di determinare la concentrazione incognita di una soluzione tramite aggiute progressive di unaltra soluzione a titolo noto, detta titolante.

30 30Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore La neutralizzazione: una reazione tra acidi e basi

31 31Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lidrolisi: anche i sali fanno cambiare il pH Lidrolisi è la reazione fra gli ioni del sale disciolto e le molecole dacqua.

32 32Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lidrolisi: anche i sali fanno cambiare il pH Tutti gli anioni e i cationi provenienti da acidi o da basi forti, quando vengono disciolti in acqua, non fanno variare il pH.

33 33Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lidrolisi: anche i sali fanno cambiare il pH Se il sale contiene un anione che è la base coniugata di un acido debole forma soluzioni basiche.

34 34Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Lidrolisi: anche i sali fanno cambiare il pH Se il sale contiene un catione che è lacido coniugato di una base debole forma soluzioni acide.

35 35Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Le soluzioni tampone Le soluzioni tampone contengono una coppia acido-base coniugata in cui le concentrazioni di acido e di base, entrambi non forti, sono circa dello stesso ordine di grandezza.

36 36Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Le soluzioni tampone Le soluzioni tampone sono soluzioni che resistono al cambiamento del pH per moderate aggiunte di acido o di base.

37 37Valitutti,Tifi, Gentile, Esploriamo la chimica © Zanichelli editore Le soluzioni tampone Il pH di una soluzione tampone si calcola con la relazione dove C a = concentrazione iniziale di acido C s = concentrazione del sale disciolto


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