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Acidi e Basi, Appunti di Chimica

Una panoramica sui concetti di acido e base in chimica, partendo dalle definizioni di Arrhenius e approfondendo il modello di Bronsted e Lowry. Vengono inoltre introdotti i concetti di coppia acido-base coniugata, forza di un acido o di una base e prodotto ionico dell'acqua.

Tipologia: Appunti

2023/2024

In vendita dal 21/01/2024

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Acidi e Basi
In chimica, un acido è una molecola o ione in grado di donare uno ione
idrogeno H+, o in grado di formare un legame covalente con una coppia di
elettroni.
il termine base identifica sostanze generalmente caustiche e corrosive, capaci
di intaccare i tessuti organici e di far virare al blu una cartina al tornasole.
Esempi di sostanze basiche sono l'ammoniaca, la soda caustica e i più comuni
tipi di sapone. Un indice della forza di una base, funzione della sua natura e
della sua concentrazione, è il pH.
Il primo a voler dare una spiegazione ai
due concetti di acido e base, fu
Arrhenius, definendo ACIDI le sostanze
che in soluzione acquosa liberano ioni
H+, mentre definì BASI quelle sostanze
che in soluzione acquosa liberano ioni
OH-
Egli notò che la reazione tra
un acido e una base porta
alla formazione di un SALE
NEUTRO e al rilascio di calore.
Queste reazioni prendono in
nome di NEUTRALIZZAZIONI.
Questa teoria presenta però dei limiti:
1) Lo ione H+ è un protone semplice e
non può esistere come tale in acqua.
2) Si limita alle soluzioni acquose
3) non spiega il comportamento acido di
sostanze come CO2 o il comportamento
basico dell’ammoniaca.
A suggerirci una nuova
visione furono Bronsted e
Lowry (modello più
completo ed esaustivo).
Secondo loro le reazioni
acido-basiche devono
essere viste come reazioni
di trasferimento protonico
tra acido che dona e base
che riceve.
Sono acidi Bronsted tutte le specie chimiche
che riescono a trasferire uno o più ioni H+
Sono basi Bronsted tutte le specie chimiche che
riescono ad accettare uno o più ioni H+
Grazie a loro, possiamo introdurre il
concetto di coppia acido-base
coniugata.
Dopo aver ceduto ioni H+ gli acidi
diventano basi e hanno la possibilità di
riprendersi i protoni ceduti.
Questo ci fa capire che non
esistono acidi e basi in
significato assoluto, ma solo
delle coppie acido-base.
Ogni sostanza può
comportarsi da acido e da
base a seconda del suo
comportamento in acqua.
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Acidi e Basi

In chimica, un acido è una molecola o ione in grado di donare uno ione idrogeno H+, o in grado di formare un legame covalente con una coppia di elettroni. il termine base identifica sostanze generalmente caustiche e corrosive, capaci di intaccare i tessuti organici e di far virare al blu una cartina al tornasole. Esempi di sostanze basiche sono l'ammoniaca, la soda caustica e i più comuni tipi di sapone. Un indice della forza di una base, funzione della sua natura e della sua concentrazione, è il pH. Il primo a voler dare una spiegazione ai due concetti di acido e base, fu Arrhenius, definendo ACIDI le sostanze che in soluzione acquosa liberano ioni H+, mentre definì BASI quelle sostanze che in soluzione acquosa liberano ioni OH- Egli notò che la reazione tra un acido e una base porta alla formazione di un SALE NEUTRO e al rilascio di calore. Queste reazioni prendono in nome di NEUTRALIZZAZIONI. Questa teoria presenta però dei limiti:

  1. Lo ione H+ è un protone semplice e non può esistere come tale in acqua.
  2. Si limita alle soluzioni acquose
  3. non spiega il comportamento acido di sostanze come CO2 o il comportamento basico dell’ammoniaca. A suggerirci una nuova visione furono Bronsted e Lowry (modello più completo ed esaustivo). Secondo loro le reazioni acido-basiche devono essere viste come reazioni di trasferimento protonico tra acido che dona e base che riceve. Sono acidi Bronsted tutte le specie chimiche che riescono a trasferire uno o più ioni H+ Sono basi Bronsted tutte le specie chimiche che riescono ad accettare uno o più ioni H+ Grazie a loro, possiamo introdurre il concetto di coppia acido-base coniugata. Dopo aver ceduto ioni H+ gli acidi diventano basi e hanno la possibilità di riprendersi i protoni ceduti. Questo ci fa capire che non esistono acidi e basi in significato assoluto, ma solo delle coppie acido-base. Ogni sostanza può comportarsi da acido e da base a seconda del suo comportamento in acqua.

Definiamo coppia acido-base CONIUGATA una coppia di specie chimica che differisce di uno ione H+ (NH3 e NH4) Si intende forza di un acido o di una base, l’attitudine di una sostanza a cedere o acquisire un protone in ambiente acquoso. (una funzione del grado di dissociazione). Definiamo acido forte una sostanza che in acqua si dissocia completamente rilasciando tutti gli H+ a disposizione. Esso ha una scarsa capacità di riavere i protoni ceduti. Come conseguenza, un acido forte è associato ad una base debole nella sua coppia coniugata. Definiamo Base forte una sostanza che in acqua ha una forte capacità di strappare gli H+ a disposizione. Esso ha una scarsa capacità di restituire i protoni ceduti. Come conseguenza, una base forte è associato ad un acido debole nella sua coppia coniugata. Viene definita sostanza anfotera, ogni sostanza in grado di cedere e accettare protoni L’acqua è per eccellenza una sostanza anfotera. Allo stato puro presenta una debole capacità di condurre elettricità (autoionizzazione dell’acqua). In soluzione acquosa, non esiste quindi lo ione H+ isolato ma è sempre presente come ione idronio H3O+. Questo fenomeno è regolato dalla costante dissociazione ionica dell’acqua, definito come prodotto ionico dell’acqua: Kw è costante alla temperatura, esso riesce a determinare la concentrazione di H+ e di ioni OH- in acqua. Abbiamo 3 casi: 1)[H+] > [OH −] soluzione acida; 2)[H+] < [OH −] soluzione basica; 3)[H+] = [OH −] soluzione neutra Il prodotto ionico aumenta all’aumentare della temperatura

La tendenza di un acido ad accettare o cedere ioni H+ dipende da quanto strettamente questi sono legati ad una sostanza acida, ovvero alla DIFFERENZA DI ELETTRONEGATIVITA’ tra H e l’atomo a cui è legato 1)All’aumentare dell’elettronegatività di X la forza acida aumenta (HF > H2O > NH3). 2)All’aumentare delle dimensioni di X il legame si indebolisce e la forza acida aumenta (HI > HBr > HCl > HF). 1). A parità di formula di struttura la forza acida aumenta all’aumentare dell’elettronegatività dell’elemento non metallico: HClO (acido ipocloroso) > HBrO (acido ipobromoso).

  1. Per gli ossiacidi di uno stesso elemento la forza acida aumenta con il numero di atomi di ossigeno legati ad X, ovvero aumenta all’aumentare del numero di ossidazione di X Gli acidi poliprotici sono sostanze in grado di cedere più ioni H+. Per misurare il ph entra in gioco il “piaccamentro”, strumento che misura il potenziale elettrico delle soluzioni Per misurare il ph entra in gioco il “piaccamentro”, strumento che misura il potenziale elettrico delle soluzioni Gli acidi e le basi, in base alle loro caratteristiche li possiamo definire in 2 modi: Acidi e basi forti, presentano un contributo di ioni H+ e OH- prodotto da autoprotolisi dell’acqua trascurabile, possiamo affermare che pH = − log 10 [HA] In soluzioni estremamente diluite, il contributo dato dall’autoprotolisi dell’acqua non e piu trascurabile e va tenuto in considerazione. Per determinare il pH della soluzione `e quindi necessario risolvere la seguente equazione di secondo grado: [H3O+] 2 − [H3O +]Ca −Kw = 0 Acidi e basi deboli, presentano un contributo di ioni H+ e OH- prodotto da autoprotolisi dell’acqua trascurabile se la concentrazione dell’acido è : Ca > 10 −6 M e contemporaneamente la sua Ka (o Kb) è < 10 −4. In queste condizioni possiamo determinare le concentrazioni [H+] e [OH −] sfruttando le seguente equazioni: