REAZIONI IN SOLUZIONE

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Leone Di Carlo
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1 REAZIONI IN SOLUZIONE - ACIDO-BASE SCAMBIO DI PROTONI HA + B A - + BH + - REDOX SCAMBIO DI ELETTRONI A OX + B RED A RED + B OX - REAZIONI DI SOLUBILIZZAZIONE AgCl (s) Ag + (aq) + Cl- (aq) - REAZIONI DI COMPLESSAZIONE Fe Cl - FeCl 6 4-

2 ARRHENIUS REAZIONI ACIDO-BASE ACIDO LIBERA IONI H + BASE LIBERA IONI OH - HCl H + + Cl - NaOH Na + + OH - ACIDO BASE NH 3 + H 2 O NH 4 OH NH 4 OH NH 4+ + OH -

3 BRÖNSTED E LOWRY ACIDO SPECIE CAPACE DI DONARE IONI H + BASE SPECIE CAPACE DI ACCETTARE IONI H + HA A - + H + B + H + BH + ACIDO BASE CONIUGATA BASE ACIDO CONIUGATO HA + B A - + BH + ACIDO1 BASE2 BASE1 ACIDO 2 HNO 2 + H 2 O NO 2- + H 3 O + H 3 O + = IONE IDRONIO acido1 base2 base1 acido2 (OSSONIO) NH 3 + H 2 O NH 4+ + OH - base1 acido2 acido1 base2 NaOH Na + + OH - OH - = IONE OSSIDRILE

4 ACIDO HA + H 2 O A - + H 3 O + DEBOLE HA A - + H + K a = HF + H 2 O F - + H 3 O + K a = [A - ][H + ] [HA] [F - ][H 3 O + ] K HF = = 6,6 x10-4 [HF] [A - ][H 3 O + ] [HA] HCN + H 2 O CN - + H 3 O + [CN - ][H 3 O + ] K HCN = = 6,17 x10 [HCN] -10 ACIDO FORTE HA + H 2 O A - + H 3 O + HA A - + H + BASE DEBOLE B + H 2 O BH + + OH - K b = [BH + ][OH - ] [B] BASE FORTE NaOH Na + + OH - MONOPROTICA Ba(OH) 2 Ba OH - DIPROTICA

5 2 H 2 O H 3 O + + OH - K W = [H 3 O + ][OH - ] = Acqua pura [H 3 O + ] = [OH - ] K W = [H 3 O + ] 2 = [H 3 O + ] = K W = = 10-7 ph = -log [H 3 O + ] Acqua pura : [H 3 O + ] = [OH - ] = 10-7 ph = -log [H 3 O + ]= -log 10-7 = 7 SOLUZIONE ACIDA [H 3 O + ] > [OH - ] [H 3 O + ] > 10-7 ph < 7 SOLUZIONE BASICA [H 3 O + ] < [OH - ] [H 3 O + ] < 10-7 ph > 7 0 < ph < 14 poh = -log [OH - ]= -log K W = -log K W +log [H 3 O + ] = 14 - ph [H 3 O + ]

6 CALCOLO DEL ph Acido forte: HCl 0,1 M ph =? HCl + H 2 O Cl - + H 3 O + 0,1 M 0,1 M 0,1 M [H 3 O + ] = 0,1 M = 10-1 M ph = - log [H 3 O + ] = 1 Base forte: NaOH 0,01 M ph =? NaOH Na + + OH - 0,1 M 0,1 M 0,1 M [OH - ] = 0,1 M = 10-1 M poh = - log [OH - ] = 1 [H 3 O + ] = K W = = [OH - ] 10-1 ph = - log [H 3 O + ] = 14 poh = 13

7 ACIDO DEBOLE 0,1 M HCN K a = 6,17 x HCN + H 2 O H 3 O + + CN - c 10-7 / c-x x x [CN - ][H 3 O + ] K HCN = = x2 [HCN] c-x K a <10-3 c>10-3 ~ x 2 c [H 3 O + ] = x = Ka c = 10 0,1 6,17 10 = 7,8 x10-6 ph = - log [H 3 O + ] = - log(7,8 x10-6 ) = 5,11 HCN + H 2 O H 3 O + + CN - c(1-a) ac ac [CN - ][H 3 O + ] K HCN = = (ac)2 [HCN] c(1-a) = a c 1-a ~ a c a K a c 6,1710 0,1 10 7,810 5 a= [H 3 O + ] = 7,8 x10-6 = 7,8 x10-5 c 0,1

8 BASE DEBOLE 0,1 M NH 3 K B = 1,8 x 10-5 NH 3 + H 2 O NH 4+ + OH - c-x x x [NH + 4 ][OH - ] K b = = x2 [NH 3 ] c-x ~ x 2 c [OH ] x K b c 1, ,1 1, poh = -log [OH - ] = -log (1,34 x 10-3 )= 2,87 ph = 14- poh = 11,13 [H 3 O + ] = K W = = 7,5 x10-12 [OH - ] 1,34 x 10-3 ph = - log [H 3 O + ] = - log (7,5 x10-12 ) = 11,13

9 ACIDI POLIPROTICI H 2 S + H 2 O HS - + H 3 O + K a1 = [HS - ][H 3 O + ] [H 2 S] K a1 > K a2 HS - + H 2 O S 2- + H 3 O + K a2 = [S 2- ][H 3 O + ] [HS - ] H 3 PO 4 + H 2 O H 2 PO H 3 O + H 2 PO H 2 O HPO H 3 O + HPO H 2 O PO H 3 O + K a1 > K a2 > K a3 K a1 = K a2 = K a3 = [H 2 PO 4 - ][H 3 O + ] [H 3 PO 4 ] [HPO 4 2- ][H 3 O + ] [H 2 PO 4 - ] [PO 4 3- ][H 3 O + ] [HPO 4 2- ]

10 HNO 2 + H 2 O NO 2- + H 3 O + acido1 base2 base1 acido2 NO 2- + H 2 O HNO 2 + OH - base1 acido2 acido1 base2 K a = K b = [NO 2 - ][H 3 O + ] [HNO 2 ] [HNO 2 ][OH - ] [NO 2 - ] Lo ione NO 2- è la base coniugata dell acido HNO 2 K a x K b = [HNO 2 ][OH - ] [NO 2 - ] x [NO 2 - ][H 3 O + ] [HNO 2 ] = [H 3 O + ][OH - ] =K W K b = K W Ka K a = K W Kb

11 IDROLISI SALINA NaNO 2 deriva da NaOH = base forte HNO 2 = acido debole NaNO 2 Na + +NO 2 - NO 2- + H 2 O HNO 2 + OH - [HNO 2 ][OH- ] K i = K b = Na + + H 2 O NaOH + H + [NO - 2 ] ACIDO FORTE + BASE DEBOLE NH 4 Cl NH 4+ + Cl - NH 4+ + H 2 O NH 3 + H 3 O + ph basico ph acido K i = K a = [NH 3][H 3 O + ] [NH 4 + ] NH 3 + H 2 O NH 4+ + OH - [NH + 4 ][OH - ] K b = [NH 3 ] = K W Ka = K W Kb

12 SOLUZIONE TAMPONE ACIDO DEBOLE (HA) + un suo SALE con BASE FORTE (NaA) Es. HF + NaF, HNO 2 + NaNO 2 HA + H 2 O A - + H 3 O + NaA Na + +A - A - + H 2 O HA + OH - c A = conc. dell acido dissociazione acido: parziale dissociazione sale: totale idrolisi sale: parziale c S = conc. del sale HA + H 2 O A - + H 3 O + c A c S K a = [A - ][H 3 O + ] [HA] [HA] [H 3 O + ] = K a x [A - = K ] a x c A c S ph log[ H O 3 ] log K a c c A S log K a log c c A S pk a log c c S A

13 ph = pk a + log c S c S = c A ph = pk a c A Aggiungiamo c H moli di un acido forte HA f (c H << c S, c A ) HA f + H 2 O A f- + H 3 O + c H HA + H 2 O A - + H 3 O + c A c S c H c A +c H c S - c H? [A - ][H 3 O + ] [HA] K a = = (c S - c H )[H 3 O + ] (c A + c H ) [H 3 O + ]= K a x (c A + c H ) (c S - c H ) ph = pk a + log c S - c H pk a + log c S c A +c H c A

14 BASE DEBOLE B (c B ) + suo SALE con ACIDO FORTE BHCl ( c S ) BHCl BH + + Cl - B + H 2 O BH + + OH - c B c S [BH + ][OH - ] K b = [B] [OH- ]= K B x [B] (c S ) [BH + ] = K B x (c B ) poh = - log [OH - ] = pk b + log c S cb

15 FATTORI CHE INFLUENZANO LA FORZA DEGLI ACIDI E DELLE BASI IDRURI :LUNGO IL PERIODO LiH < BeH 2 < CH 4 < NH 3 < H 2 O < HF CARATTERE ACIDO LUNGO IL GRUPPO H 2 O < H 2 S < H 2 Se < H 2 Te HF< HCl < HBr < HI BASI : NH 3 > H 2 O > HF OSSIACIDI: HClO > HBrO > HIO Cl-O-H > Br-O-H > I-O-H HClO 4 >HClO 3 > HClO 2 > HClO H 2 SO 4 >H 2 SO 3 CF 3 COOH > CH 3 COOH

16 SOSTANZE ANFOTERE - ANFOLITI Al(OH) H 3 O + Al H 2 O Al(OH) 3 + OH - Al(OH) 4- AlO H 2 O H 2 O + NH 3 NH 4+ + OH - H 2 O + HCl Cl - + H 3 O + H 2 PO H 3 O + H 3 PO 4 + H 2 O H 2 PO OH - HPO H 2 O NH 2 -R-COOH AMINOACIDI NH 2 -R-COOH + OH - NH 2 -R-COO - + H 2 O NH 2 -R-COOH + H 3 O + NH 3+ -R-COOH + H 2 O

17 EQUILIBRI DI SOLUBILITA H 2 O C 6 H 12 O 6(S) C 6 H 12 O 6(aq) H 2 O NaCl (S) Na + (aq) + Cl - (aq) s = solubilità = M MAX s C6 H 12 O 6 = [C 6 H 12 O 6 ] MAX s NaCl = [Na + ] MAX = [Cl - ] MAX AgCl (S) Ag + (aq) + Cl - (aq) K S = [Ag + ][Cl - ] Ag 2 S 2Ag + + S 2- K S = [Ag + ] 2 [S 2- ] Mg(OH) 2 Mg OH - K S = [Mg 2+ ][OH - ] 2 Ca 3 (PO 4 ) 2 3Ca PO 3-4 K S = [Ca 2+ ] 3 [PO 3-4 ] 2 s = f(t) K S = f(t)

18 AgCl (S) Ag + (aq) + Cl - (aq) K S = [Ag + ][Cl - ]=2,8x10-10 s s s= [Ag + ] = [Cl - ] K S = [Ag + ][Cl - ] =s 2 s Ks 2, ,7 105 M Ag 2 S 2Ag + + S 2- K S = [Ag + ] 2 [S 2- ]=(2s) 2 (s)= 4s 3 2s s s K 3 s 4 Al(OH) 3 Al OH - K S = [Al 3+ ] [OH - ] 3 = s(3s) 3 = 27s 4 s 3s s K 4 s 27

19 EFFETTO DELLO IONE A COMUNE Soluzione satura AgCl da solo AgCl (S) Ag + (aq) + Cl - (aq) s s s K S = [Ag + ][Cl - ] =s 2 Ks 1 5,710 M Soluzione satura AgCl + 0,1 M NaCl NaCl Na + + Cl - c NaCl c NaCl AgCl (S) Ag + (aq) + Cl - (aq) s s + c NaCl K S = [Ag + ][Cl - ]= s(s+c NaCl ) c NaCl >>s s+c NaCl c NaCl K S =s. c NaCl c NaCl = 0,1 M s = K S /c NaCl = 2,8x10-10 /0,1= 2,8x10-9 M

20 EFFETTO DEL PH SULLA SOLUBILITA IDROSSIDI Mg(OH) 2 Mg OH - K S = [Mg 2+ ][OH - ] 2 s = [Mg 2+ ] = K S /[OH - ] 2 Ag 2 S 2Ag + + S 2- K S = [Ag + ] 2 [S 2- ] in ambiente acido S 2- + H + HS - HS - + H + H 2 S CaCO 3 Ca 2+ + CO 3 2- K S = [Ca 2+ ][CO 3 2- ] CO H + H 2 CO 3 CO 2 +H 2 O

21 NaCl Na + + Cl - AgNO 3 Ag + + NO 3 - Ag + +Cl - AgCl K S = [Ag + ] sat [Cl - ] sat [Ag + ] [Cl - ]> K S si ha precipitazione [Ag + ] [Cl - ]< K S non si ha precipitazione

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