BASE : sostanza in grado di acquistare nelle reazioni chimiche ioni idrogeno (protoni). Cioè le basi hanno un doppietto elettronico non condiviso disponibile per formare un legame covalente con un protone .

REAZIONE ACIDO – BASE

In questo tipo di reazione l�facido cede un protone e la base acquista un protone.

H – A + :B 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i H – B + :A

Analizzando questa reazione nel senso della freccia:

· 858j93i     L�facido cede un protone ad una specie che è capace di legarsi al protone più stabilmente dell�facido originario. Quindi il nuovo acido che si è formato H–B è più stabile e quindi più debole di H-A; cioè avendo formato un legame più forte con il protone H⁺, ha meno tendenza a cederlo rispetto all�facido originario H-A.

Analogamente anche la base B originaria è più forte della base finale A; cioè B ha più tendenza ad acquistare protoni rispetto ad A

Ogni acido, come conseguenza della teoria di BRONSTED – LOWRY, avrà una base corrispondente ed ogni base avrà un acido corrispondente.

Questa coppia acido - base si chiama coppia coniugata.

Cioè l�facido che perde il protone si trasforma nella sua base coniugata e la base che acquista il protone si trasforma nel suo acido coniugato.

858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i   - 1 protone

H-A 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i    :A

acido 1 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i     base coniugata 1

858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i + 1 protone

B 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i    858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i  H-B

base 2 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i    acido coniugato 2

Dissociazione dell�facqua e pH

L�facqua è pochissimo dissociata in ioni. La sua conducibilità, allo stato puro è perciò straordinariamente bassa. l'acqua si deve perciò considerare come un elettrolita molto debole.

L�fequilibrio di dissociazione dell�facqua è il seguente:

H₂O 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i   H⁺ + OH^-

La costante di dissociazione sarà:

Il valore [H₂O] espresso in moli/litro è di 55,34 (ottenuto dividendo i grammi di acqua non dissociata 997g presenti in un litro di acqua, per la mole dell�facqua 18,05 : grammi /mole = numero di moli ; numero di moli in un litro = molarità.

L�fequilibrio risulta quindi spostato decisamente verso sinistra; dato che la dissociazione è bassissima, il valore [H₂O] si può considerare una costante e può essere inglobato nel valore di K.

1,8x10^-16 x [H₂O] = 1,8x10^-16 x 55,34 = 10^-14

Si ottiene così una nuova costante indicata dal simbolo K_w che prende il nome di prodotto ionico dell�facqua.

K_w = [H⁺] x [OH^-] = 10^-14 858j93i 858j93i 858j93i     da cui:

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7

Per evitare l�fuso di esponenti negativi e di numeri molto piccoli la concentrazione degli ioni H⁺ e OH^­ si esprime mediante i logaritmi. Si chiama pH il cologaritmo della concentrazione degli ioni H⁺

pH = - log [H⁺]

per l�facqua avremo: pH = - log [H⁺] =- - log 10^-7 = 7

Le soluzioni che presentano [H⁺] = 10^-7 ossia pH 7 sono neutre

Con pH < 7 sono acide

Con pH > 7 sono basiche

pH e pK

Nelle soluzioni acquose diluite il prodotto della concentrazione degli ioni H₃O⁺ e OH^- risulta costante. Se introduco un acido o una base o un sale non neutro, la concentrazione singola degli ioni H₃O⁺ e OH^- cambia, ma non cambia il prodotto delle loro concentrazioni (= 10^-14).

kW = H₃O⁺ OH^- = = 10^-14 prodotto ionico dell�facqua

Logaritmo di un prodotto è uguale alla somma dei logaritmi dei singoli fattori.

log. Kw = log. H₃O⁺ OH^-

log. Kw = log. H₃O⁺ + log OH^-

colog Kw = colog H₃O⁺ + colog OH^-

pKw = pH + pOH^- .

	Il cologaritmo = è il logaritmo cambiato di segno = = - logaritmo

Dato che Kw = 10^-14 allora log Kw = -14, pKw = 14

All�fequilibrio il pkW è sempre uguale a 14, infatti il kW è sempre 10^-14.

Quindi il pH e il pOH possono variare da 0 a 14 (vedi tabella):

se pH = 13 858j93i     pOH = 1

se pH = 7 858j93i 858j93i   pOH = 7

pH = 1 858j93i 858j93i   pOH = 13

pH = 0 858j93i 858j93i  pOH = 14

COSTANTE DI DISSOCIAZIONE DI UN ACIDO Ka

HCl 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i 858j93i H⁺ + Cl^-

Ka 858j93i =

Log Ka = log

Log Ka = log H⁺ + log Cl^- - log HCl

log Ka = - log H⁺ - log Cl^- + log HCl

pK = pH - log Cl^- + log HCl

Il pK sarà uguale al pH quando Cl^- è uguale a HCl

Per cui - log Cl^- + log HCl risulta uguale a 0.

Cioè il pH è uguale al pK quando l�facido è dissociato per metà.

Quanto più alta è la Ka tanto più piccolo è il pK e tanto più dissociato è l�facido.

Calcolo del pH per gli acidi forti

Si determina tenendo presente che per gli acidi forti (completamente dissociati) la [H⁺] è uguale alla normalità dell�facido

Es.: una soluzione 1 N di H₂SO₄ (cioè 49 grammi per litro) contiene 1 grammoione /litro di H⁺ cioè : [H⁺] = 1

una soluzione 0,1 N di H₂SO₄ (cioè 4,9 grammi per litro) contiene 0,1 grammoioni/litro di H⁺ cioè [H⁺] = 0,1

Es: HCl N/100 (o 1/100N o 0,01N o 10^-2N): [H⁺] = normalità = 10^-2

pH = - log 10^-2 = 2

Calcolo del pH per acidi e basi deboli

Per gli acidi e basi deboli il calcolo del pH è dato dalla seguente espressione:

dove K_A è la costante di dissociazione dell�facido o base debole e C_A è la concentrazione dell�facido.

Quindi per il calcolo del pH di acidi e basi deboli bisogna conoscere la costante di dissociazione e la concentrazione. Infatti:

HA 858j93i 858j93i    H⁺ + A^-

da cui:

)

Dal momento che [H⁺] = [A^-], come risulta dalla reazione di equilibrio allora [H⁺]x [A^-] = [H⁺]² .Sostituendo nella

)

Ma dell�facido non dissociato [HA] ,essendo l�facido debole, si può considerare con buona approssimazione uguale alla concentrazione dell�facido di partenza C_A

[HA] C_A

Quindi sostituendo nella

) da cui

Es.

Calcolare il pH di una soluzione di CH₃COOH 0,1 N sapendo che la sua K_A = 10^-5

= 10^-3 858j93i     pH = - log 10^-3 = 3