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14. Gli Acidi e le Basi. Reazioni degli Acidi e delle Basi - gli acidi e le basi in soluzione acquosa - la neutralizzazione Gli acidi e le basi di Lewis Gli acidi e le basi - gli acidi e le basi di Br ønsted – Lowry - lo scambio di protoni tra le molecole di acqua

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14 gli acidi e le basi

14. Gli Acidi e le Basi

Reazioni degli Acidi e delle Basi

- gli acidi e le basi in soluzione acquosa

- la neutralizzazione

Gli acidi e le basi di Lewis

Gli acidi e le basi

- gli acidi e le basi di Brønsted – Lowry

- lo scambio di protoni tra le molecole di acqua

- la scala del pH

- il pOH delle soluzioni

Gli acidi e le basi deboli

- gli equilibri di trasferimento dei protoni

- l’altalena coniugata

- previsione della forza degli acidi

Il pH delle soluzioni degli acidi e delle basi deboli

- le soluzioni degli acidi deboli

- le soluzioni delle basi deboli

- gli acidi e le basi poliprotici


L’Acqua

O

H

H

d- -0.66e

d+ +0.33e

  • Qualsiasi studio che riguardi la chimica della vita deve contemplare un’analisi dell’acqua (circa il 70% della massa del corpo umano è costituita d’acqua).

  • Quasi tutte le molecole biologiche assumono la forma che è loro peculiare (e quindi la loro funzione) in risposta alle proprietà fisiche e chimiche dell’acqua.

  • L’acqua è il mezzo in cui avviene la maggior parte delle reazioni biochimiche.

  • L’acqua partecipa attivamente a molti tipi di rezioni chimiche che sostengono la vita.

0.958 Å

104.5 °

  • Interazione ione-dipolo

  • Interazione dipolo-dipolo

  • Legame a idrogeno


Acidi e Basi

BASI

ACIDI

FORTI

NaOH

DEBOLI

NH3

FORTI

HCl

DEBOLI

CH3COOH

Def. Definiamo ACIDO, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni H+, formando lo ione IDRONIO H3O+.

Def. Definiamo BASE, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni OH-, ioni OSSIDRILE.

ELETTROLITI


La Neutralizzazione

EQUAZIONE IONICA COMPLETA

EQUAZIONE IONICA NETTA

La REAZIONE DI NEUTRALIZZAZIONE è quella nel corso della quale un ACIDO reagisce con una BASE producendo un SALE e ACQUA

Composto Ionico che si forma dalla NEUTRALIZZAZIONE di un ACIDO con una BASE

H2O


Ossidi Acidi (anidridi) e Ossidi Basici


Ossidi Acidi (anidridi) e Ossidi Basici

Ossidi dei Metalli

Ossidi dei Non Metalli

NEUTRALIZZAZIONE

ACIDO + BASE

ACIDO + OSSIDO BASICO

ANIDRIDE + BASE

ANIDRIDE + OSSIDO BASICO

Composti Anfoteri


Gli Acidi e le Basi di Lewis

+1

-1

Def. Definiamo ACIDO, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni H+, formando lo ione IDRONIO H3O+.

Def. Definiamo BASE, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni OH-, ioni OSSIDRILE.

  • L’atomo di B non raggiunge l’ottetto

  • Condivisione di altri elettroni di uno degli atomi di F.

L’OTTETTO DELL’ATOMO DI BORO PUÒ COMPLETARSI SE A COSTITUIRE UN LEGAME IN PIÙ È UN ALTRO ATOMO O IONE.

con fluoruro metallico

con ammoniaca


Gli Acidi e le Basi di Lewis

Def. Definiamo LEGAMI COVALENTI COORDINATI i legami nei quali gli elettroni provengono da uno solo dei due atomi legati.

Def. Definiamo ACIDO DI LEWIS un composto in grado di accettare un doppietto elettronico.

Def. Definiamo BASE DI LEWIS un composto in grado di donare un doppietto elettronico.

Acido + :Base → Complesso

H3O+

H2O


Gli Acidi e le Basi di Brønsted – Lowry

H+

base

acido

Def. Definiamo ACIDO, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni H+, formando lo ione IDRONIO H3O+. Definiamo BASE, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni OH-, ioni OSSIDRILE.

Def. Definiamo ACIDO DI Lewis un composto in grado di accettare un doppietto elettronico. Definiamo BASE DI Lewis un composto in grado di donare un doppietto elettronico.

Def. Definiamo ACIDO, secondo Brønsted – Lowry, un datore di protoni, H+. Definiamo BASE, secondo Brønsted – Lowry, un accettore di protoni.


Acidi e Basi Coniugate

ACIDO→cede un protone

H+, formando uno ione

idronio, H3O+.

BASE

BASE→ acquista un protone

H+, formando uno ione

ossidrile, OH-.

ACIDO


Lo Scambio di H+ tra le Molecole di H2O

BASE

ACIDO

H3O+(aq) + OH-(aq)

2H2O(l)

COSTANTE DI

AUTOPROTOLISI

L’ACQUA HA NATURA ANFIPROTICA (il prefisso anfi- significa entrambi)

EQUILIBRIO DI AUTOPROTOLISI


La Scala del pH e del pOH

106

105

104

Log x

103

102

-4

-3

-2

-1

0

101

x

10-4

10-3

10-2

10-1

1

1

2

3

4

5

6

[H3O+]

pH = - Log [H3O+]

ACQUA PURA, T=25 °C

[H3O+] = 1 x 10-7

pH = 7

pOH = - Log [OH-]

pKw = - Log (Kw)

ACQUA PURA, T=25 °C

[OH-] = 1 x 10-7

pOH = 7

Kw = [H3O+][OH-] = 10-7∙10-7 = 1 x 10-14

-Log (Kw) = -Log {[H3O+][OH-]}

= -Log [H3O+] - Log [OH-]

pKw = pH + pOH = 14



Gli Equilibri di Trasferimento dei Protoni

CH3COOH(aq) + H2O(l)

CH3COO-(aq) + H3O+(aq)

NH3(aq) + H2O(l)

NH4+(aq) + OH-(aq)

COSTANTE DI IONIZZAZIONE

ACIDA o COSTANTE DI ACIDITÀ

COSTANTE DI IONIZZAZIONE

BASICA o COSTANTE DI BASICITÀ


Gli Equilibri di Trasferimento dei Protoni

pKa = - Log (Ka)

pKb = - Log (Kb)

T = 25 °C

Kb = 1.8x10-5

pKb = 4.75

T = 25 °C

Ka = 1.8x10-5

pKa = 4.75


L’Altalena Coniugata

HA(aq) + H2O(l)

A-(aq) + H3O+(aq)

A-(aq) + H2O(l)

HA(aq) + OH-(aq)

B(aq) + H2O(l)

BH+(aq) + OH-(aq)

BH+(aq) + H2O(l)

B(aq) + H3O+(aq)



Struttura e Forza degli Acidi

H – A

H – A

H2O – H+ + A-

H2O

H – A

FORZA DEL LEGAME H – A

FORZA DEL LEGAME

A IDROGENO TRA H2O E HA

HF

DHB(H – F) = 543 kJ∙mol-1

Dc =1.8

Ka = 3.5x10-4



Le Soluzioni degli Acidi e delle Basi Deboli

HCl(aq) + H2O(l)

HA(aq) + H2O(l)

Cl-(aq) + H3O+(aq)

A-(aq) + H3O+(aq)

NaOH(aq) + H2O(l)

Na+(aq) + OH-(aq)

Specie

HA

H3O+

A-

1° Tempo. Concentrazione molare iniziale.

Ca

0

0

2° Tempo. Variazione della concentrazione molare.

-x

+x

+x

La stechiometria della reazione implica che se la concentrazione di HA diminuisce di x, quelle di A- e H3O+ aumentano di x.

3° Tempo. Concentrazione molare di equilibrio.

Ca – x

+x

+x

Questi valori individuano la somma delle concentrazioni iniziali, 1° tempo, e le variazioni di concentrazione causate dalla reazione, 2° tempo.

Ka >>1

pH = -Log [H3O+]

Kb >>1

pOH = -Log [OH-]


Le Soluzioni degli Acidi e delle Basi Deboli

B(aq) + H2O(l)

BH+(aq) + OH-(aq)

Specie

B

BH+

OH-

1° Tempo. Concentrazione molare iniziale.

Cb

0

0

2° Tempo. Variazione della concentrazione molare.

-x

+x

+x

La stechiometria della reazione implica che se la concentrazione di B diminuisce di x, quelle di BH+ e OH- aumentano di x.

3° Tempo. Concentrazione molare di equilibrio.

Cb – x

+x

+x

Questi valori individuano la somma delle concentrazioni iniziali, 1° tempo, e le variazioni di concentrazione causate dalla reazione, 2° tempo.


Gli Acidi e le Basi Poliprotiche

Def. Definiamo ACIDO POLIPROTICO, secondo Brønsted – Lowry, un acido in grado di cedere più di un protone, H+. Definiamo BASE POLIPROTICA, secondo Brønsted – Lowry, una base in grado di accettare più di un protone.


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