Chimica introduttiva – 1a edizione canadese

Ad eccezione dei loro nomi e formule, finora abbiamo trattato tutti gli acidi come uguali, specialmente in una reazione chimica. Tuttavia, gli acidi possono essere molto diversi in un modo molto importante. Consideriamo HCl(aq). Quando HCl è dissolto in H2O, si dissocia completamente in ioni H+(aq) e Cl-(aq); tutte le molecole di HCl diventano ioni:

HCl → H+(aq) + Cl-(aq) (100%)

Ogni acido che si dissocia al 100% in ioni è chiamato un acido forte. Se non si dissocia al 100%, è un acido debole. HC2H3O2 è un esempio di acido debole:

HC2H3O2→ H+(aq) + C2H3O2-(aq) (~5%)

Perché questa reazione non si completa al 100%, è più appropriato scriverla come un equilibrio:

HC2H3O2 ⇄ H+(aq) + C2H3O2-(aq)

Come risulta, ci sono pochissimi acidi forti, che sono riportati nella tabella 12.2 “Acidi e basi forti”. Se un acido non è elencato qui, è un acido debole. Può essere ionizzato all’1% o al 99%, ma è ancora classificato come un acido debole.

La questione è simile con le basi: una base forte è una base che è ionizzata al 100% in soluzione. Se è ionizzata meno del 100% in soluzione, è una base debole. Ci sono pochissime basi forti (vedi Tabella 12.2 “Acidi e Basi forti”); qualsiasi base non elencata è una base debole. Tutte le basi forti sono composti OH-. Quindi una base basata su qualche altro meccanismo, come NH3 (che non contiene ioni OH- come parte della sua formula), sarà una base debole.

Alcuni sali influenzeranno anche l’acidità o la basicità delle soluzioni acquose perché alcuni degli ioni subiranno l’idrolisi, proprio come fa NH3 per fare una soluzione basica. La regola generale è che i sali con ioni che fanno parte di acidi o basi forti non si idrolizzano, mentre i sali con ioni che fanno parte di acidi o basi deboli si idrolizzano.

Considera NaCl. Quando si scioglie in una soluzione acquosa, si separa in ioni Na+ e ioni Cl-:

NaCl → Na+(aq) + Cl-(aq)

Lo ione Na+(aq) si idrolizzerà? Se lo fa, interagirà con lo ione OH- per fare NaOH:

Na+(aq) + H2O → NaOH + H+(aq)

Tuttavia, NaOH è una base forte, il che significa che è ionizzato al 100% in soluzione:

NaOH → Na+(aq) + OH-(aq)

Lo ione libero OH-(aq) reagisce con lo ione H+(aq) per rifare una molecola d’acqua:

H+(aq) + OH-(aq) → H2O

Il risultato netto? Non c’è nessun cambiamento, quindi non c’è nessun effetto sull’acidità o basicità della soluzione da parte dello ione Na+(aq). E lo ione Cl-? Si idrolizzerà? Se lo fa, prenderà uno ione H+ da una molecola d’acqua:

Cl-(aq) + H2O → HCl + OH-

Tuttavia, HCl è un acido forte, il che significa che è ionizzato al 100% in soluzione:

HCl → H+(aq) + Cl-(aq)

Lo ione libero H+(aq) reagisce con lo ione OH-(aq) per rifare una molecola d’acqua:

H+(aq) + OH-(aq) → H2O

Il risultato netto? Non c’è nessun cambiamento, quindi non c’è nessun effetto sull’acidità o basicità della soluzione da parte dello ione Cl-(aq). Poiché nessuno dei due ioni in NaCl influenza l’acidità o la basicità della soluzione, NaCl è un esempio di sale neutro.

Le cose cambiano, tuttavia, quando consideriamo un sale come NaC2H3O2. Sappiamo già che lo ione Na+ non influenzerà l’acidità della soluzione. E lo ione acetato? Se si idrolizza, prenderà un H+ da una molecola d’acqua:

C2H3O2-(aq) + H2O → HC2H3O2 + OH-(aq)

Succede questo? Sì, succede. Perché? Perché HC2H3O2 è un acido debole. Qualsiasi possibilità che un acido debole abbia di formarsi, lo farà (lo stesso vale per una base debole). Come alcuni ioni C2H3O2- si idrolizzano con H2O per fare l’acido debole molecolare, vengono prodotti ioni OH-. Gli ioni OH- rendono le soluzioni basiche. Così le soluzioni di NaC2H3O2 sono leggermente basiche, quindi un tale sale è chiamato un sale basico.

Ci sono anche sali le cui soluzioni acquose sono leggermente acide. NH4Cl è un esempio. Quando NH4Cl è dissolto in H2O, si separa in ioni NH4+ e ioni Cl-. Abbiamo già visto che lo ione Cl- non si idrolizza. Tuttavia, lo ione NH4+ lo farà:

NH4+(aq) + H2O → NH3(aq) + H3O+(aq)

Ricorda dalla Sezione 12.1 “Acidi e Basi di Arrhenius” che lo ione H3O+ è lo ione idronio, il modo più chimicamente corretto di rappresentare lo ione H+. Questa è la classica specie acida in soluzione, quindi una soluzione di ioni NH4+(aq) è leggermente acida. NH4Cl è un esempio di sale acido. La molecola NH3 è una base debole, e si formerà quando può, proprio come un acido debole si formerà quando può.

Così ci sono due regole generali: (1) Se uno ione deriva da un acido o da una base forte, non influenzerà l’acidità della soluzione. (2) Se uno ione deriva da un acido debole, renderà la soluzione basica; se uno ione deriva da una base debole, renderà la soluzione acida.

Alcuni sali sono composti da ioni che provengono sia da acidi deboli che da basi deboli. L’effetto complessivo su una soluzione acquosa dipende da quale ione esercita maggiore influenza sull’acidità complessiva. Non considereremo tali sali in questa sede.