Volume 1

12. 1 Definizioni In questa Unità prendiamo in considerazione le proprietà delle soluzioni acquose acide e basiche. Iniziamo con la definizione d acido e di base secondo Arrhenius. Arrhenius Un acido è una sostanza che, in soluzione acquosa, è in grado di liberare ioni idrogeno (protoni) H+. Una base è una sostanza che, in soluzione acquosa, è in grado di liberare ioni idrossido OH (ossidrilione). 1859-1927 Chimico e fisico svedese Fece ricerche sulla conducibilità elettrica delle soluzioni acide e basiche. Socio dell Accademia dei Licei; premio Nobel nel 1903 per la chimica. In realtà lo ione idrogeno H+, in soluzione acquosa, è sotto forma idrata e viene scritto come ione idrossonio, H3O+, la cui struttura di Lewis è + H O H H Per semplicità, faremo riferimento solo allo ione H+. 12. Problem solving Perché l acido carbonico (H2CO3) è considerato un acido debole? 2 Dissociazione degli ossiacidi Gli acidi che contengono nella loro molecola ossigeno vengono definiti ossiacidi e, come si può vedere dalle formule di struttura rappresentate in Tabella 12.1, l idrogeno che si dissocia è legato all ossigeno. Quando vengono messe in acqua le molecole degli acidi si dissociano, i loro legami molecolari si rompono grazie all energia di solvatazione del solvente acqua. Per chiarire meglio questo concetto facciamo i seguenti esempi. L acido nitrico HNO3 se è messo in acqua si dissocia liberando ioni H+ e ioni NO3 secondo questa reazione: HNO3 H+ + NO3 , si forma una soluzione nettamente acida perché ora è presente nella soluzione una grande quantità di ioni H+. Quando un acido libera solo un protone, come nel caso dell acido nitrico, si dice che l acido è monovalente o monoprotico (libera un solo protone per molecola). 1 2 L acido solforico H2SO4 in soluzione acquosa è in grado di liberare due protoni per molecola, quando un acido ha le caratteristiche dell acido solforico viene definito acido diprotico o bivalente (libera due protoni per molecola); nel dissociarsi esso fornisce, però, un solo protone per volta, quindi l acido solforico si dissocia gradualmente secondo le seguenti reazioni: L acido solforico è un acido molto forte e, come per gli altri 100 H2SO4 95 HSO4 + 95 H+ + 5 H2SO4 acidi poliprotici che contengono più atomi di H, la sua dissociazione è graduale con la conseguenza che il primo 95 HSO4 15 SO4 + 15 H+ + 80 HSO4 atomo di H si libera più facilmente del secondo e del terzo. Un acido viene definito forte quando, in soluzione acquosa, libera con estrema facilità ioni H+. 3 L acido fosforico H3PO4 è triprotico o trivalente (libera tre protoni per molecola) subisce dissociazione in tre stadi: Anche queste tre reazioni sono via via meno intense e violente, come si può dedurre dalle rispettive costanti di dissociazione che sono: K1 = 0,71 10 2; K2 = 0,63 10 7; K3 = 4,7 10 13 H3PO4 H+ + H2PO4 H2PO4 H+ + HPO4 HPO H+ + PO 4 4 Gli acidi che si comportano come l acido solforico e l acido fosforico vengono definiti poliprotici perché, con la dissociazione, riescono a dare più ioni H+. 158