22
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 2+ + 6 Cl - FeCl 6 4- - REAZIONI DI SCAMBIO FeS+HCl→FeCl 2 + H 2 S↑

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REAZIONI IN SOLUZIONE

- ACIDO-BASE SCAMBIO DI PROTONI

HA + B A- + BH+

- REDOX SCAMBIO DI ELETTRONI

AOX + BREDARED + BOX

- REAZIONI DI SOLUBILIZZAZIONE

AgCl(s)Ag+(aq) + Cl-

(aq)

- REAZIONI DI COMPLESSAZIONE

Fe2+ + 6 Cl- FeCl6

4-

- REAZIONI DI SCAMBIO

FeS+HCl→FeCl2 + H2S↑

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REAZIONI ACIDO-BASE

ARRHENIUS

ACIDO LIBERA IONI H+

BASE LIBERA IONI OH-

HCl H+ + Cl- ACIDO

NaOH Na+ + OH- BASE

NH3 + H2O NH4OH

NH4OH NH4+ + OH-

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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

HNO2 + H2O NO2- + H3O

+ H3O+ = IONE IDRONIO

acido1 base2 base1 acido2 (OSSONIO)

NH3 + H2O NH4+ + OH- OH- = IONE OSSIDRILE

base1 acido2 acido1 base2

H2O= elettrolita anfiprotico

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LEWIS

ACIDO SPECIE CAPACE DI ACCETTARE LONE PAIRS

BASE SPECIE CAPACE DI DONARE LONE PAIRS

N

HH

H2s 2p3N

HH

H

H+

N

B

sp2N

H

H

H

BF

F

F

+ B

F

F

F

N

H

H

H

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ACIDO HA + H2O A- + H3O+

DEBOLE

HA A- + H+

HF + H2O F- + H3O+

HCN + H2O CN- + H3O+

ACIDO FORTE HA + H2O A- + H3O+

HA A- + H+

[A-][H3O+]

[HA]Ka =

[A-][H+]

[HA]Ka =

BASE DEBOLE B + H2O BH+ + OH-

BASE FORTE NaOH Na+ + OH- MONOPROTICA

Ba(OH)2 Ba+2 + 2 OH- DIPROTICA

[BH+][OH-]

[B]Kb=

[F-][H3O+]

[HF]KHF = = 6,6 x10-4

[CN-][H3O+]

[HCN]KHCN = = 6,17 x10-10

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2 H2O H3O+ + OH- KW = [H3O

+][OH-] = 10-14

Acqua pura [H3O+] = [OH-] KW = [H3O

+]2 = 10-14 =[OH-]2

_________ ____________

[H3O+] = KW = 10-14 = 10-7 = [OH-]

pH = -log [H3O+] = log 1/[H3O

+]

Acqua pura :

[H3O+] = [OH-] = 10-7

pH = -log [H3O+]= -log 10-7 = 7

SOLUZIONE ACIDA [H3O+] > [OH-] [H3O

+] > 10-7 pH <

7

SOLUZIONE BASICA [H3O+] < [OH-] [H3O

+] < 10-7 pH >

7

0 < pH < 14

pOH = -log [OH-]= -log KW = -log KW +log [H3O+] = 14 - pH

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Acido forte: HCl 0,1 M pH = ?

HCl + H2O Cl- + H3O+

0,1 M 0,1 M 0,1 M

[H3O+] = 0,1 M = 10-1 M pH = - log [H3O

+] =-log 10-1= 1

Base forte: NaOH 0,1 M pH = ?

NaOH Na+ + OH-

0,1 M 0,1 M 0,1 M

[OH-] = 0,1 M = 10-1 M pOH = - log [OH-] = -log 10-1= 1

[H3O+] = KW = 10-14 = 10-13

[OH-] 10-1

pH = - log [H3O+] = 14 – pOH = 13

CALCOLO DEL pH

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ACIDO DEBOLE

0,1 M HCN Ka= 6,17 x 10-10

HCN + H2O H3O+ + CN-

c 10-7 /c-x x x

[CN-][H3O+]

[HCN]KHCN = =

x2

c-x

x2

c~

Ka<10-3 c>10-3

[H3O+] = x = = cK a

10

1017,61,0

= 7,8 x10-6

pH = - log [H3O+] = - log(7,8 x10-6) = 5,11

HCN + H2O H3O+ + CN-

c(1-a) ac ac[CN-][H3O+]

[HCN]KHCN = =

(ac)2

c(1-a)=

ac

1-aac

~

a= [H3O+] = 7,8 x10-6 = 7,8 x10-5

c 0,1 5

10

108,71,0

1017,6

c

aK

a

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BASE DEBOLE

0,1 M NH3 KB= 1,8 x 10-5

NH3 + H2O NH4+ + OH-

c-x x x

[NH4+][OH-]

[NH3]Kb = =

x2

c-x

x2

c~

35

b

1034,11,0108,1cKx][OH

pOH = -log [OH-] = -log (1,34 x 10-3)= 2,87

pH = 14- pOH = 11,13

[H3O+] = KW = 10-14 = 7,5 x10-12

[OH-] 1,34 x 10-3

pH = - log [H3O+] = - log (7,5 x10-12) = 11,13

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ACIDI POLIPROTICI

H2S + H2O HS- + H3O+

HS- + H2O S2- + H3O+

H3PO4 + H2O H2PO4-+ H3O

+

H2PO4-+ H2O HPO4

2-+ H3O

+

HPO42-

+ H2O PO43-

+ H3O+

[HS-][H3O+]

[H2S]Ka1 =

[S2-][H3O+]

[HS-]Ka2 =

Ka1 > Ka2

[HPO42-][H3O+]

[H2PO4-]

Ka2 =

[H2PO4-][H3O+]

[H3PO4]Ka1 =

[PO43-][H3O+]

[HPO42-]

Ka3 =

Ka1 7,6. 10-3> Ka2 6,2. 10-8> Ka32,1.10-13

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HNO2 + H2O NO2- + H3O

+

acido1 base2 base1 acido2

NO2- + H2O HNO2 + OH-

base1 acido2 acido1 base2

Lo ione NO2- è la base coniugata dell’acido HNO2

[NO2-][H3O+]

[HNO2]Ka =

[HNO2][OH-]

[NO2-]

Kb =

[HNO2][OH-]

[NO2-]

Ka x Kb =[NO2

-][H3O+]

[HNO2]x = [H3O+][OH-] =KW

Kb = KW

Ka

Ka = KW

Kb

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IDROLISI SALINA

NaNO2 deriva da

NaOH = base forte

HNO2 = acido debole

NaNO2 Na+ +NO2-

NO2- + H2O HNO2 + OH-

Na+ + H2O NaOH + H+

[HNO2][OH-]

[NO2-]

Ki= Kb = = KW

Ka

pH basico

ACIDO FORTE + BASE DEBOLE

NH4Cl NH4+ + Cl-

NH4+ + H2O NH3 + H3O

+

NH3 + H2O NH4+ + OH- [NH4

+][OH-]

[NH3]Kb =

= KW

Kb

Ki= Ka =[NH3][H3O+]

[NH4+]

pH acido

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SOLUZIONE TAMPONE

ACIDO DEBOLE (HA) + un suo SALE con BASE FORTE (NaA)

Es. HF + NaF, HNO2 + NaNO2 ; CH3COOH + CH3COONa

HA + H2O A- + H3O+ dissociazione acido: parziale

NaA Na+ +A- dissociazione sale: totale

A- + H2O HA + OH- idrolisi sale: parziale

cA= conc. dell’acido cS= conc. del sale

HA + H2O A- + H3O+

cA cS

[A-][H3O+]

[HA]Ka =

[HA]

[A-][H3O+] = Ka x = Ka x

cA

cS

pH = - log [H3O+] = - log Ka x cA = - logKa - log cA= pKa + log cS

cS cS cA

pH = - log [H3O+] = - log Ka x cA = - logKa - log cA= pKa + log cS

cS cS cA

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pH = pKa + log cS cS = cA pH = pKa cA

Aggiungiamo cH moli di un acido forte HAf (cH<< cS, cA)

HAf + H2O Af- + H3O

+

cH

HA + H2O A- + H3O+

cA cS cH

cA +cH cS- cH ?

[H3O+]= Ka x(cA + cH)

(cS - cH)

pH = pKa + log cS- cH pKa + log cS

cA +cH cA

[A-][H3O+]

[HA]Ka = =

(cS - cH)[H3O+]

(cA + cH)

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BASE DEBOLE B (cB)

+ suo SALE con ACIDO FORTE BHCl ( cS )

BHCl BH+ + Cl-

B + H2O BH+ + OH-

cB cS

[BH+][OH-]

[B]Kb =

[OH-]= KB x (cS)

(cB)

[B]

[BH+]= KB x

pOH = - log [OH-] = pKb+ log cS

cB

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FATTORI CHE INFLUENZANO LA

FORZA DEGLI ACIDI E DELLE BASI

IDRURI :LUNGO IL PERIODO

LiH < BeH2< CH4 < NH3 < H2O < HF CARATTERE ACIDO

LUNGO IL GRUPPO

H2O < H2S < H2Se < H2Te HF< HCl < HBr < HI

BASI : NH3 > H2O > HF

OSSIACIDI:

HClO > HBrO > HIO Cl-O-H > Br-O-H > I-O-H

HClO4 >HClO3 > HClO2 > HClO H2SO4 >H2SO3

CF3COOH > CH3COOH

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SOSTANZE ANFOTERE -

ANFOLITI

Al(OH)3 + 3 H3O+Al3+ + 6 H2O

Al(OH)3 + OH-Al(OH)4

-AlO2

- + 2 H2O

H2O + NH3 NH4+ + OH-

H2O + HCl Cl- + H3O+

H2PO4-+ H3O

+ H3PO4 + H2O

H2PO4-+ OH- HPO4

2-+ H2O

NH2-R-COOH AMMINOACIDI__________ ________________

NH2-R-COOH + OH- NH2-R-COO- + H2O__________ acido____________ ________________

NH2-R-COOH + H3O+ NH3

+-R-COOH + H2O__________ base __________

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EQUILIBRI DI SOLUBILITA’

H2O

C6H12O6(S) C6H12O6(aq)

H2ONaCl(S) Na+

(aq) + Cl-(aq)

s = solubilità = MMAX

sC6H12O6= [C6H12O6]MAX

sNaCl= [Na+]MAX = [Cl-]MAX

AgCl(S) Ag+(aq) + Cl-

(aq) KS= [Ag+][Cl-]

Ag2S 2Ag+ + S2- KS= [Ag+]2[S2-]

Mg(OH)2Mg2+ + 2OH- KS= [Mg2+][OH-]2

Ca3(PO4)2 3Ca2+ + 2PO43- KS= [Ca2+]3[PO4

3-]2

s = f(T) KS= f(T)

Il prodotto delle concentrazioni ioniche, elevate ai rispettivi

coefficienti stechiometrici, di una soluzione satura di un sale

poco solubile, e’ costante a T costante.

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AgCl(S) Ag+(aq) + Cl-

(aq) KS= [Ag+][Cl-]=2,8x10-10

s s s= [Ag+] = [Cl-]

KS= [Ag+][Cl-] =s2

Ag2S 2Ag+ + S2- KS= [Ag+]2[S2-]=(2s)2(s)= 4s3

2s s

Al(OH)3Al3+ + 3OH- KS= [Al3+] [OH-]3 = s(3s)3 = 27s4

s 3s

La relazione tra s e Ks dipende dal numero

di ioni in cui si dissocia il sale.

510 107,1108,2 sKs

3

4

sKs

4

27

sKs

M

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EFFETTO DELLO IONE A COMUNE

NaCl Na+ + Cl-

cNaCl cNaCl

AgCl(S) Ag+(aq) + Cl-

(aq)

s s + cNaCl

KS= [Ag+][Cl-]= s(s+cNaCl)

cNaCl>>s s+cNaCl cNaCl

KS=s. cNaCl cNaCl= 0,1 M

s = KS /cNaCl= 2,8x10-10/0,1= 2,8x10-9 M

Soluzione satura AgCl da soloAgCl(S) Ag+

(aq) + Cl-(aq)

s s

Soluzione satura AgCl + 0,1 M NaCl

5107,1 sKs

KS= [Ag+][Cl-] =s2

M

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EFFETTO DEL PH SULLA SOLUBILITA’

IDROSSIDI Mg(OH)2Mg2+ + 2OH- KS= [Mg2+][OH-]2

s = [Mg2+] = KS/[OH-]2

Ag2S 2Ag+ + S2- KS= [Ag+]2[S2-]

in ambiente acido S2- + H+ HS-

S aumenta HS- + H+ H2S↑

CaCO3 Ca2+ + CO32- KS= [Ca2+][CO3

2-]

CO32- + 2 H+ H2CO3 CO2↑ +H2O

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NaCl Na+ + Cl-

AgNO3 Ag+ + NO3-

Ag+ +Cl-AgCl KS= [Ag+]sat[Cl-]sat

[Ag+] [Cl-]> KSsi ha precipitazione

[Ag+] [Cl-]< KSnon si ha precipitazione