Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica Lezione 12 Equilibrio chimico in soluzione Proprietà acido-base dei sali: idrolisi Dott.ssa Lorenza Marvelli – Dipartimento di Scienze Chimiche e Farmaceutiche – Laboratorio di Chimica Generale ed Inorganica – UniFe AA. 2017-2018

CALCOLO del pH Acidi forti Basi forti Acidi deboli Basi deboli Sali pH = - log[H3O+] [H3O+] =10 – pH pOH = - log[OH-] [OH-] =10 – pOH Kw 25°C = [H3O+][OH-]= 1.0 x 10-14 pKw =pH +pOH= 14 [H3O+] [HA]i  = = [A-] [HA]i CALCOLO del pH Acidi forti Basi forti Acidi deboli Basi deboli Sali Tamponi HA(aq) + H2O(l) → H3O+(aq) + A-(aq) HA(aq)+ H2O(l)  H3O+(aq)+ A-(aq) B-(aq)+ H2O(l)  BH+ (aq)+ OH-(aq) Per acido e base coniugati Ka x Kb = Kw [H3O+] [A-] [HA] Ka= A-(aq) + H2O(l) → HA(aq) + OH-(aq) [HB+] [OH-] [B-] Kb=

altera il pH della soluzione CALCOLO del pH Acidi forti Basi forti Acidi deboli Basi deboli Sali Tamponi Sale (aq) = catione (aq) + anione (aq) il catione reagisce con acqua? no Non altera il pH della soluzione si altera il pH della soluzione Idrolisi acida l’anione reagisce con acqua? Idrolisi basica

NaCl(aq)  Na+(aq) + Cl-(aq) altera il pH della soluzione Sali in acqua Alcuni esempi: Sale = (catione + anione) NaCl(aq)  Na+(aq) + Cl-(aq) il catione reagisce con acqua? no Non altera il pH della soluzione si altera il pH della soluzione Idrolisi acida l’anione reagisce con acqua? Idrolisi basica il catione reagisce con acqua? NO: Na+ + H2O  NaOH + H3O+ Na+ deriva da una base molto forte Non altera il pH della soluzione l’anione reagisce con acqua? NO: Cl- + H2O  HCl + OH- Cl- è la base coniugata di un acido molto forte, HCl Cl- base debolissima Non altera il pH della soluzione pH = 7

NH4Cl(aq)  NH4+(aq) + Cl-(aq) altera il pH della soluzione Sali in acqua Alcuni esempi: Sale = (catione + anione) NH4Cl(aq)  NH4+(aq) + Cl-(aq) il catione reagisce con acqua? no Non altera il pH della soluzione si altera il pH della soluzione Idrolisi acida l’anione reagisce con acqua? Idrolisi basica il catione reagisce con acqua? SI: NH4+(aq) + H2O(l)  NH3(aq) + H3O+(aq) NH4+ è l’acido coniugato di una base debole Idrolisi acida, pH < 7 l’anione reagisce con acqua? NO: Cl- + H2O  HCl + OH- Cl- è la base coniugata di un acido molto forte, HCl Cl- base debolissima Non altera il pH della soluzione

NaAc(aq)  Na+(aq) + Ac-(aq) altera il pH della soluzione Sali in acqua Alcuni esempi: Sale = (catione + anione) NaAc(aq)  Na+(aq) + Ac-(aq) il catione reagisce con acqua? no Non altera il pH della soluzione si altera il pH della soluzione Idrolisi acida l’anione reagisce con acqua? Idrolisi basica il catione reagisce con acqua? NO: Na+ + H2O  NaOH + H3O+ Na+ deriva da una base molto forte Non altera il pH della soluzione l’anione reagisce con acqua? SI: Ac- + H2O  HAc + OH- Ac- è la base coniugata di un acido molto debole, HAc Idrolisi basica, pH> 7

NH4 Ac(aq)  NH4 +(aq) + Ac-(aq) altera il pH della soluzione Sali in acqua Alcuni esempi: Sale = (catione + anione) NH4 Ac(aq)  NH4 +(aq) + Ac-(aq) il catione reagisce con acqua? no Non altera il pH della soluzione si altera il pH della soluzione Idrolisi acida l’anione reagisce con acqua? Idrolisi basica il catione reagisce con acqua? NH4+(aq) + H2O(l)  NH3(aq) + H3O+(aq) NH4+ è l’acido coniugato di una base debole NH4+ è un acido debole Idrolisi acida, pH < 7 l’anione reagisce con acqua? Ac-(aq) + H2O(l)  HAc(aq) + OH-(aq) Ac- è la base coniug. di un ac.debole, HAc Ac- = base debole Idrolisi basica, pH> 7 … in questo caso la soluzione ha pH=7 Ka NH4+ /NH3 = 1,8 x 10-5 Kb Ac- /HAc = 1,8 x 10-5

Ioni metallici in acqua Tutti i cationi metallici sono idratati in acqua [M(H2O)6]2+(aq)+ H2O(l)  H3O+(aq)+ [M(H2O)5(OH)]+aq In genere, cationi che presentano alta densità di carica (piccole dimensioni ed elevata carica), danno idrolisi acida M2+, M3+ ed in particolare Mn+ di transizione, (es. Cu2+, Fe3+, Al3+…) formano acquocationi, es. [M(H2O)6]n+

altera il pH della soluzione Idrolisi di sali Sale = (catione + anione) il catione reagisce con acqua? no Non altera il pH della soluzione si altera il pH della soluzione Idrolisi acida l’anione reagisce con acqua? Idrolisi basica Catione proveniente da Anione proveniente da pH soluzione base forte ( Li+, Na+, K+, Ca2+, Ba2+ …) acido forte (I-, Br-, Cl-, ClO4-, ClO3-, NO3-) 7 acido debole CH3COO-, F-, CN-, HCO3-, CO32- S2-, HS-, SO42- ,PO43-, HPO42- … Idrolisi basica Ac-(aq) + H2O(l)  HAc(aq) + OH-(aq) > 7 base debole (es. NH4+…) Idrolisi acida NH4+(aq) + H2O(l)  NH3(aq) + H3O+(aq) < 7 acido debole dipende dalla forza relativa di BH+ e A- metalli di transizione (es. Cu 2+, Fe3+, Al3, …) [M(H2O)6]2+(aq)+ H2O(l)  H3O+(aq) + [M(H2O)5(OH)]+aq

l’elettrolita debole si ionizzerà meno Effetto dello “ione comune” se nella stessa soluzione si trovano un elettrolita debole e un elettrolita forte con uno ione comune, l’elettrolita debole si ionizzerà meno di quanto farebbe se fosse da solo in soluzione. Esempio: una soluzione contiene acido acetico, HAc (KHAc = 1,810-5) elettrolita debole e acetato di sodio, NaAc elettrolita forte Ac- acido acetico HAc(aq) + H2O(l)  Ac-(aq) + H3O+(aq) acetato di sodio NaAc(s)  NaAc(aq)  Na+(aq)+ Ac-(aq) La presenza di acetato sposta l’equilibrio dell’acido acetico a sinistra: ionizzazione dell’acido minore! Ac-(aq) HAc(aq) + H2O(l) Ac-(aq) + H3O+(aq) Ka = 1,8 10-5

Sali CALCOLO del pH Acidi forti Basi forti Tamponi Acidi deboli pH = - log[H3O+] [H3O+] =10 – pH pOH = - log[OH-] [OH-] =10 – pOH Kw 25°C = [H3O+][OH-]= 1.0 x 10-14 pKw =pH +pOH= 14 [H3O+] [HA]i  = = [A-] [HA]i CALCOLO del pH Acidi forti Basi forti Acidi deboli Basi deboli Sali Tamponi HA(aq) +H2O(l) →H3O+(aq) +A-(aq) HA(aq)+ H2O(l)  H3O+(aq)+ A-(aq) B-(aq)+ H2O(l)  BH+ (aq)+ OH-(aq) Per acido e base coniugati Ka x Kb = Kw [H3O+] [A-] [HA] Ka= A-(aq) +H2O(l) → HA(aq) +OH-(aq) [HB+] [OH-] [B-] Kb= Ioni provenienti da base acido forte forte pH =7 forte debole pH >7 debole forte pH < 7 debole debole pH…dipende dalle costanti di ionizzazione M n+ pH < 7 AB A+(aq) + B-(aq) Gli ioni subiscono idrolisi?