Esploriamo la chimica

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

3 Capitolo 17 Acidi e basi si scambiano protoni 1. Le teorie sugli acidi e sulle basi 2. La ionizzazione dell acqua 3. Il ph e la forza degli acidi e delle basi 4. La neutralizzazione: una reazione tra acidi e basi 3

4 Capitolo 17 Acidi e basi si scambiano protoni 5. L idrolisi: anche i sali fanno cambiare il ph 6. Le soluzioni tampone 4

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) 5

6 1. 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 +. 6

7 1. Le teorie sugli acidi e sulle basi Il limite della teoria di Arrhenius risiede nel fatto che è applicabile solo alle soluzioni acquose. 7

8 1. 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. 8

9 1. 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. 9

10 1. 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. 10

11 1. Le teorie sugli acidi e sulle basi Sono anfiprotiche le sostanze che, come l acqua, possono sia accettare che donare protoni. 11

12 1. 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. 12

13 1. Le teorie sugli acidi e sulle basi 13

14 2. La ionizzazione dell acqua La reazione di ionizzazione dell acqua o autoprotolisi, è una reazione acido-base in cui la formazione degli ioni avviene per scambio di un protone fra due molecole d acqua. 14

15 2. La ionizzazione dell acqua La K w, come tutte le costanti di equilibrio, varia con la temperatura e si chiama prodotto ionico dell acqua. 15

16 2. La ionizzazione dell acqua Se [H 3 O + ] > 10 7 M l ambiente è acido; Se [H 3 O + ] = 10 7 M l ambiente è neutro; Se [H 3 O + ] < 10 7 M l ambiente è basico. 16

17 3. 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 + ] 17

18 3. 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 ] 18

19 3. Il ph e la forza degli acidi e delle basi Mettendo insieme le due annotazioni si ottiene la relazione fondamentale ovvero pk w = ph + poh 14 = ph + poh 19

20 3. Il ph e la forza degli acidi e delle basi 20

21 3. 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. 21

22 3. 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 ): L acqua non è riportata in quanto viene considerata liquido puro. 22

23 3. 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. 23

24 3. 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 dall acqua secondo la reazione: B + H 2 O BH + (aq) + OH (aq) 24

25 3. 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 L acqua non è riportata in quanto viene considerata liquido puro. 25

26 3. 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. 26

27 4. 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. 27

28 4. 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. 28

29 4. 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 un altra soluzione a titolo noto, detta titolante. 29

30 4. La neutralizzazione: una reazione tra acidi e basi 30

31 5. L idrolisi: anche i sali fanno cambiare il ph L idrolisi è la reazione fra gli ioni del sale disciolto e le molecole d acqua. 31

32 5. L idrolisi: 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. 32

33 5. L idrolisi: 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. 33

34 5. L idrolisi: anche i sali fanno cambiare il ph Se il sale contiene un catione che è l acido coniugato di una base debole forma soluzioni acide. 34

35 6. 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. 35

36 6. Le soluzioni tampone Le soluzioni tampone sono soluzioni che resistono al cambiamento del ph per moderate aggiunte di acido o di base. 36

37 6. 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 37

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