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ACIDI, BASI E PH
Dal punto di vista organolettico le sostanze acide hanno in comune un sapore aspro e pungente (aceto, succo di limone, cola, ...); le sostanze basiche hanno in comune un sapore amaro e sono scivolose al tatto (ammoniaca, bicarbonato di sodio)
Dal punto di vista chimico ci sono varie definizioni di acido e di base;
acidi sono sostanze che in soluzione acquosa cedono lo ione H+ e basi sono sostanze che in soluzione acquosa cedono lo ione OH- oppure accettano ioni H+; sono acidi: HCl, HNO3,....; SONO BASI NH3, KOH, ...
IONIZZAZIONE DELL’ACQUA
Misurando i valori di conducibilità elettrica dell’acqua distillata si può concludere, essendo molto bassi, che il contenuto di ioni è minimo. Gli ioni presenti sono: OH- e H3O+ (o più semplicemente H+)
Questi ioni si formano in seguito al seguente equilibrio:
H2O + H2O <--> H3O+ (o H+)+ OH-
Questa equazione è una reazione acido-base in cui una molecola di acqua cede (comportandosi da ACIDO) un protone ad un’altra molecola di acqua (che lo acquista, comportandosi da BASE) formando i 2 ioni.
a 25°C il valore di concentrazione dei 2 ioni nell’acqua pura è uguale e vale 1,0 x 10-7 moli/Litro =
[H+] = [OH-]
(nota: la freccia <--> indica che la reazione è reversibile; la freccia ---> indica che la reazione è irreversibile)
Nell’acqua pura gli ioni idrogeno e gli ioni idrossido sono presenti in uguale quantità. Quando nell’acqua vengono aggiunte altre sostanze (acida che cede H+ o basica che cede OH- o acquista H+), l’equilibrio tra gli ioni può essere alterato, portando ad un eccesso di H+ o di OH-.
Quindi:
se [H+] = [OH-] la soluzione acquosa sarà neutra e il valore di concentrazione è di 1,0x10 -7 moli/L
se [H+] > [OH-] la soluzione acquosa sarà acida con [H+] > 1,0x10 -7 moli/L
se [H+] < [OH-] la soluzione acquosa sarà basica con [H+] < 1,0x10 -7 moli/L
IL PH
Le concentrazioni degli ioni idrogeno come precedentemente indicati (come potenze negative in base 10) sono scomode da usare; è stata quindi introdotta una grandezza più pratica, chiamata pH che permette di convertire le concentrazioni degli ioni idrogeno da numeri esponenziali piccolissimi in numeri decimali compresi tra 0 e 14. Il pH viene espresso con una funzione matematica:
il pH di una soluzione è definito come il logaritmo negativo in base 10 della concentrazione degli ioni idrogeno espressa in mol/litro: pH= - log [H+]
In altre parole, più semplici, il pH indica, con un numero da 0 a 14, la concentrazione di ioni idrogeno in una soluzione. Più il numero è basso e MAGGIORE sarà la concentrazione di ioni idrogeno nella soluzione. Più il numero è alto e MINORE sarà la concentrazione di H+
Ad esempio, il pH di una soluzione che ha una concentrazione di H+ di 1,0 x 10 -7 sarà in pratica l’esponente della potenza cambiata di segno, cioè, in questo caso sarà 7.
Altri esempi:
se [H+] di una soluzione A = 1,0 x 10 -4 il pH sarà 4; se [H+] di una soluzione B = 1,0 x 10 -8 il pH sarà 8. La soluzione A (più acida) avrà una concentrazione di ioni H+ 10.000 volte maggiore di B (meno acida o più basica), ma nella scala del pH è solo di 4 unità.
LA SCALA DEL PH
Per esprimere in modo semplice la concentrazione di H+ presenti in una soluzione o in un liquido fisiologico, si ricorre alla scala del pH, che fissa un intervallo di valori compresi tra 0 e 14.
se il valore di pH è 7 la soluzione sarà NEUTRA
se il valore di pH è minore di 7 la soluzione sarà ACIDA
se il valore di pH è maggiore di 7 la soluzione sarà BASICA
In alternativa al pH si può calcolare il pOH della stessa soluzione: pOH= - log [OH-]
In acqua pura il valore di [OH-] è = a 1,0 x 10 -7 (stesso valore di [H+]) per cui il pOH =7.
Quindi: pH + pOH = 14
Acidi e basi interagiscono neutralizzandosi reciprocamente: ciò avviene perché gli ioni H+ e OH- si combinano tra loro formando molecole di acqua. Ad esempio, in caso di acidità di stomaco dovuto ad un eccesso di H+, si può assumere un antiacido come il latte di magnesia, che contiene una sostanza basica che libera ioni OH-, questi, combinandosi con parte degli ioni H+ (con cui formano molecole di H2O) permettono di eliminare il disturbo.
GLI INDICATORI
Tutte quelle sostanze che, in presenza di un acido o di una base, cambiano colore sono definite INDICATORI.
L’indicatore più classico e noto a tutti sono le sostanze presenti nelle foglie di tè: all’aggiunta di un acido (limone) il tè cambia colore... provate ad aggiungere, dopo il limone, il bicarbonato di sodio (sostanza basica) e vedere cosa succede...
Altri indicatori molto usati in laboratorio sono le cartine tornasole, fatte con una sostanza colorante estratta dai licheni. Il pH può essere misurato in modo più preciso utilizzando dei Piaccametri, cioè degli strumenti con un elettrodo che viene immerso nella soluzione di cui si vuol misurare il pH e si annota il valore del pH evidenziato sul display.
LA FORZA DEGLI ACIDI E DELLE BASI
Non tutti gli acidi e le basi hanno la stessa forza: spostandosi lungo la scala del pH, partendo dal valore neutro (7) verso valori di pH bassi la forza degli acidi aumenta, spostandosi verso valori di pH elevati aumenta invece la basicità della sostanza.
Ricorda: un’alta concentrazione di H+ in soluzione determina valori di pH bassi e quindi forte acidità; una bassa concentrazione di H+ in soluzione determina valori di pH alti e quindi debole acidità o (vista dal pOH) forte basicità.
La forza può essere determinata sperimentalmente utilizzando un circuito elettrico che misura la conducibilità elettrica della soluzione, cioè la presenza di ioni.
Per esempio, confrontando 2 acidi (HCl e CH3COOH) si nota che con l’acido cloridrico la luce della lampadina è molto più intensa rispetto alla soluzione con acido acetico: ciò è spiegato col fatto che con HCl la soluzione è completamente ionizzata (ci sono in pratica più ioni); infatti ogni molecola di HCl dà origine ad uno ione H+ e uno Cl-:
HCl ---> H+ + Cl-
Nel caso dell’acido acetico, invece, solo una piccola parte delle molecole vengono ionizzate e sono presenti sia molecole di acido non ionizzato e poche molecole di ioni H+ e CH3COO-.
CH3COOH <--> CH3COO- + H+
L’acido acetico è un acido debole, mentre l’acido cloridrico è un acido forte.
Stesso ragionamento si può fare con basi forte (NaOH) e deboli (NH3)
NaOH --> Na+ + OH-
NH3 <---> NH4+ + OH-
REAZIONI ACIDO BASE
I sali sono composti ionici che si formano quando un acido reagisce con una base.
Cosa succede quando mescoliamo acidi con basi?
1 NEUTRALIZZAZIONE: aggiungendo lentamente una base forte ad un acido forte raggiungiamo la condizione in cui la soluzione è neutra, né acida né basica; nel caso per esempio di HCl e di NaOH la neutralizzazione porta alla formazione di un sale (NaCl), di molecole di acqua e di energia.
2 IDROLISI: molti Sali, se sciolti in acqua danno soluzioni neutre (es. NaCl), ma altri possono dare soluzioni acido o basiche; questo è dovuto al fatto che uno degli ioni che derivano dal sale può scambiare un protone con l’acqua.
Vediamo i 4 possibili casi:
2a - soluzioni con sali derivanti da una base forte e da un acido forte (NaCl): gli ioni derivanti non reagiscono con l’acqua, che resta neutra.
2b - soluzioni con sali derivanti da un acido forte e da una base debole (NH4Cl): in questo caso solo lo ione NH4+ si combina con l’acqua (NH4+ + H2O---> NH3 + H+) formando ioni H+ rendendo la soluzione acida
2c - soluzioni con sali derivanti da un acido debole e da una base forte (CH3COONa): in tal caso solo lo ione CH3COO- si combina con l’acqua (CH3COO- + H2O ---> CH3COOH + OH-) formando ioni OH- rendendo la soluzione basica.
2d - soluzioni con sali derivanti da un acido debole e da una base debole (CH3COONH4): in tal caso entrambi gli ioni interagiscono con l’acqua e la basicità/acidità dipende dalla forza dell’acido e della base (CH3COO- + H2O ---> CH3COOH + OH- e anche: NH4+ + H2O---> NH3 +H+)
SOLUZIONI TAMPONE
Molti sistemi in animali e vegetali sono sensibili alle variazioni di pH. Ad esempio il pH del sangue umano deve restare costante a 7,4 e variazioni anche di un decimo (7,3 o 7,5) possono causare disturbi anche seri. Tutti gli organismi possiedono sistemi chimici naturali per mantenere costante il pH.
Le soluzioni che mantengono costante il pH in seguito a piccole aggiunte di acido o di base sono dette soluzioni tampone. Esse sottraggono o liberano ioni idrogeno in soluzione in risposta a variazioni di pH, mantenendolo a valori praticamente stabili.
Fonte: http://www.profnogara.com/images/stories/acidi%20e%20basi.doc
Sito web da visitare: http://www.profnogara.com
Autore del testo: non indicato nel documento di origine
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