EQUILIBRI ACIDO-BASE. ione idronio La reazione viene spesso scritta in forma semplificata:

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1 EQUILIBRI ACIDOBASE Dissocizione di un cido forte in cqu: HCl(g) HO(l) Cl (q) H3O (q) ione idronio L rezione viene spesso scritt in form semplifict: HCl(g) Cl (q) H (q) H di per sé (protone liero!) non è presente in soluzione: è un notzione semplifict per rppresentre lo ione idronio (o specie omologhe).

2 HCl è un cido forte: in cqu è (ll tto prtico) completmente dissocito in ioni. Principli cidi forti: HCl,HBr,HI,HNO3, HClO4 Acidi deoli: sono solo przilmente dissociti in cqu: Acido cetico come esempio di cido deole HAc CH 3 C O O H Rezione di dissocizione: HAc(q) HO(l) Ac (q) H3O Rppresentzione sintetic: HAc Ac (q) H

3 Costnte di dissocizione cid: costnte di equilirio per l rezione di dissocizione H Ac [Ac, HAc Ac C Not: con l notzione complet dell rezione di dissocizione risulteree un form divers dell costnte di equilirio, m equivlente se H O(l) H O (q) Ac (q) [Ac 3 Ac HAc(q) H O(l) O Gli cidi crossilici R C sono cidi deoli con un O H costnte di dissocizione cid dipendente d R. 3

4 NOH(s) come esempio di se forte: si scioglie in cqu dissocindosi completmente (ll tto prtico) in ioni NOH(s) N (q) OH (q) ione idrossido Principli si forti: LiOH, NOH, OH, ROH, CsOH Bsi deoli: dissocizione przile. Esempio dell mmonic: NH3(q) HO(l) NH4 (q) OH (q) Costnte di idrolisi sic: costnte di equilirio per l rezione di dissocizione sic NH ( q) OH (q) [NH4 [OH , 0 5 C [NH NH 3 (q) H O(l) 3 4

5 Ammine orgniche sono si deoli R" R NH R NHR' R NR' inor si è implicitmente ust l definizione secondo Arrhenius di cido/se: Acido: sostnz che in cqu lier ioni H 3 O Bse: sostnz che in cqu lier ioni OH E preferiile l definizione secondo BronstedLory che f riferimento ll sol cpcità di ccettre/donre protoni HAc specie cid: può donre protoni Ac O H specie sic: può ccettre protoni d H 3 O HAc HO Ac H3O cido se se cido HAc / Ac coppi coniugt cido / se 5

6 NH3 HO NH4 se cido cido OH se NH 4 / NH 3 coppi coniugt cido / se L cqu H O può comportrsi si d cido (donndo protoni e trsformndosi in OH ) che d se (cquisendo protoni trsformndosi in H 3 O ) Rezione di utoprotolisi dell cqu: regisce si d cido che d se HO HO H3O OH : costnte di utoprotolisi dell cqu (ter) H O ( q) OH (q) 4 3 [OH, C H O(l) Rezione semplifict: O H H OH 6

7 7

8 A ciscun coppi coniugt cido / se corrisponde un coppi di costnti / A HA A H HO HA OH [A [AH A[OH [A HA A HO A H HA OH [OH H O H OH [A A[OH [AH[A Principio generle: ll somm di rezioni corrisponde il prodotto delle costnti di equilirio. 8

9 Scl logritmic delle costnti di equilirio: p : log p log log( ) log( ) log( ) p p p 4, 00 5 C Relzione tr le costnti di equilirio di un coppi coniugt cido/se: p p p 9

10 : log log H 3 O 0 determin l concentrzione [OH per un dto 4, 00 0 ( 4 ) 5 C : [OH, , M 3, 00 [OH , 0 3 M, 5 [OH 3, 0, 00 0 M, 00 [OH Soluzione neutr : A 5 C: [OH Soluzione cid : > 0 7 [OH < 0 7 < 7 Soluzione sic : < 0 7 [OH > 0 7 > 7 0

11 di soluzioni (in cqu) di cidi forti Prolem: qunt è il di un soluzione 0,065 M di HCl? Approssimzione: trscurimo il contriuto dell utoprotolisi dell cqu. concentrzione ormle di HCl 0, 065 M [Cl log, 9 Questione: qundo tle vlore di è corretto e qundo è sglito? Bisogn vlutre il contriuto dell utoprotolisi dell cqu!

12 Anlisi complet tenendo conto dell utoprotolisi dell cqu Concentrzioni incognite :, [OH, [Cl Sono necessrie 3 equzioni: ) Stechiometri : [Cl ) Equilirio di utoprotolisi : [OH 3) Elettroneutrlità : [Cl [OH x [Cl [OH [Cl x x( x ) x x 0 Soluzione equzione di secondo grdo : x ± 4

13 x ± 4 qule rdice? Rdice positiv : x 4 Csi limite: ) >> 0 7 M 4, log stesso risultto considerndo solo il contriuto dell cido l! ) << 0 7 M 4 4, 7 contriuto trscurile dell cido l! 3

14 p log Conclusioni: ) 8 0 : indipendente dll presenz dell cido ) < < 0 : soluzione complet del prolem 3) 0 6 : si può trscurre l utoprolisi dell cqu 4 p

15 di soluzioni (in cqu) di si forti Prolem: qunt è il di un soluzione di NOH molrità? Anlisi complet tenendo conto dell utoprotolisi dell cqu Concentrzioni incognite : Sono necessrie 3 equzioni:, [OH, [N ) Stechiometri : [N ) Equilirio di utoprotolisi : [OH 3) Elettroneutrlità : [N [OH y [OH [N [OH [N y ( y ) y y y 0 Stess equzione lgeric del prolem dell cido forte! 5

16 Soluzioni Rdice Csi limite: ) >> ) << 4 equzione positiv : M M 4 di contriuto trscurile dell se l! secondo y y [OH [OH [OH y grdo :, [OH y [OH y ±, 4 log 4, 4 4, 7 6

17 p p 7

18 dell soluzione molrità (formle) dell cido deole HA [A HA H A A ) Qunt è l cidità dell soluzione? ) Qunto è dissocito? Anlisi nell ipotesi di un contriuto trscurile d prte dell utoprotolisi dell cqu. Concentrzioni incognite : Sono necessrie 3 equzioni: ) Stechiometri :, [A A [A ) Equilirio di dissocizione : 3) Elettroneutrlità : [A, A [A A 8

19 x [A A x Equzione lgeric del secondo ordine: x x 0 x x Rdice positiv : [A x 4 Esercizio: in un soluzione 0,000 M di cido enzoico 5 vente 6, 8 0, qunt e il e qunt è l frzione di cido dissocito? [A 4 log0, 0009 [A A 0, 004 x 0 0, 054, 96 3 x 0, , 4% 0 9

20 rzione di dissocizione α prte dell cido dissocit α : [A [A A x ( α) è l prte indissocit dell'cido x x α r 0 r : α r rα α 0 α 4r r Il è determinto dl grdo di dissocizione: [A α 0

21

22 α 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0, 0, 0 3,5,5 0,5 0 0,5,5 log r log

23 3 p r per dissocito semi Acido ) α α / : Csi prticolri: p r r r 4r r 4r r log << >> >> : per dissocito poco Acido ) α α : per completmente qusi dissocito 3)Acido 0 r 0 r r log : << << α α α α α dell soluzione l contriuisce non l'cido Se 0 7 << r /

24 p 4 6 α 0 p / p / α p p p log 4

25 Se > 0 ( p < ), per concentrzioni significtive (<M), l cido è completmente dissocito ll tto prtico r << : α Acido forte cido con elevt 5

26 dell soluzione molrità (formle) dell se deole B BOH B OH [B [OH [BOH Anlisi nell ipotesi di un contriuto trscurile d prte dell utoprotolisi dell cqu. Concentrzioni incognite : [OH, [B, [BOH Sono necessrie 3 equzioni: ) Stechiometri : [BOH [B [B [OH ) Equilirio di dissocizione : [BOH 3) Elettroneutrlità : [B [OH y [OH [B [BOH y y y 6

27 Equzione lgeric del secondo ordine: y y 0 Rdice positiv : [OH [B y rzione di dissocizione dell se: α : r : rα α 0 α [OH α p 4 [B [B [BOH 4r r logα log y 7

28 Csi prticolri: r / ) Bse semi dissocit : r α / / p p ) Bse α r poco << dissocit : r α >> >> p p p 3) Bse α dissocit qusi completmente : r << α p p << Se << 0 7 l se non contriuisce l dell soluzione 8

29 p 4 4 α 4 0 p p / / α 4 p p p log 9

30 Se > 0 ( p < ), per concentrzioni significtive (<M), l se è completmente dissocito ll tto prtico r << : α Bse forte se con elevt 30

31 Esercizio: in un soluzione 0,000 M di enzoto di sodio 5 (cido enzoico: 6, 8 0 ) qunt e il e qunt è l frzione di cido indissocito? Ione enzoto: se deole coniugto ll cido enzoico HA A H [A 6, 8 0 [AH A[OH 0 A HO HA OH, 59 0 [A A BOH A B HA α p log 0, 0, 699 << p 9, p / p / 8, 5 5 α 8,