1 Acidi e basi. 2 pH Unità H1 Acidi e basi 3 pH Unità H1 Acidi e basi.

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Acidie

basi

2pH

Unità H1 Acidi e basi

3pH


4pH


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Alcune sostanze sono acidi o basi deboli aventi come base o acido coniugato specie chimiche con colore diverso. In soluzione, a seconda del pH cambia la specie prevalente e di conseguenza il colore. Il tornasole è un acido debole: in soluzione acida assume il colore rosso della forma indissociata e in ambiente basico assume il colore blu della forma dissociata. Le sostanze il cui colore dipende dal pH dell’ambiente in cui si trovano vengono chiamate indicatori acido-base.

pHUnità H1 Acidi e basi

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Per misurare il pH di una soluzione, si aggiungono a essa poche gocce di soluzione di un indicatore opportuno e si confronta la colorazione assunta dal sistema con quella di soluzioni a pH noto.

pH

Quando occorre misurare il pH in modo molto accurato, tuttavia, utilizzare gli indicatori non è il metodo più adatto. In questi casi si ricorre allora al pH-metro, uno strumento costituito da uno speciale sensore di vetro contenente una soluzione di riferimento. Il bulbo viene immerso nella soluzione in esame e, mediante misure di differenza di potenziale, lo strumento registra su una scala il valore del pH della soluzione.


7pH


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Le titolazioniQuando è necessario determinare la concentrazione di un acido o di una base in una soluzione si ricorre a un metodo analitico definito titolazione.

TitolazioniUnità H1 Acidi e basi

Nella titolazione, il titolante viene aggiunto lentamente con una buretta al titolando, fino al completamento della reazione:

completamento che viene rilevato con l’impiego di indicatori o del pH-metro.

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SI DICE TITOLAZIONE DI UNA BASE ( O DI UN ACIDO) A CONCENTRAZIONE INCOGNITA, UNA OPERAZIONE CHE HA COME RISULTATO LA MISURA DEL VOLUME DI UNA SOLUZIONE A CONCENTRAZIONE NOTA DI UN ACIDO (O DI UNA BASE FORTE) CHE REAGISCE COMPLETAMENTE CON UN VOLUME NOTO DELLA SOLUZIONE DA TITOLARE

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Aggiungendo titolante, il pH della soluzione varia fino a un brusco salto al consumo totale del titolando (punto equivalente).Il pH di tale punto dipende vale 7 solo quando titolante e titolando sono entrambi forti. Quando invece il titolando è un acido debole (per esempio CH3COOH) e il titolante è una base forte (come NaOH), il pH del punto finale è basico. È acido nel caso contrario quando si titola una base debole (ad esempio NH3) con un acido forte (come HCl).


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In ogni caso, nel giro di poche gocce, si ha sempre una netta variazione di pH. Il salto di pH ci avverte quindi che il titolando è stato completamente consumato e, purché la proporzione con il titolante sia 1:1, vale la reazione:MOLI TITOLATO = MOLI TITOLANTE

M*V TITOLATO = M*V TITOLANTE


Con la quale è possibile calcolare la concentrazione del titolando:

prima dopoAlla fine

12Titolazioni


13Tamponi


La costanza del pH in certi ambiti biologici, e ogniqualvolta è necessario che le sue variazioni siano minime, è garantita dalla presenza di cosiddetti “sistemi tampone”.Di che cosa si tratta?È stato osservato che una soluzione acquosa che contenga un acido debole e la sua base coniugata presenta l’interessante proprietà di contrastare la variazione del pH che segue l’aggiunta di piccole quantità di acidi o basi forti.

Soluzioni tampone

14Tamponi


Pensiamo a una soluzione in cui siano presenti CH3COOH e la sua base coniugata, lo ione acetato (CH3COO−). Essa dà luogo all’equilibrio:

L’aggiunta di ioni idronio H3O+ in piccole quantità provoca lo spostamento dell’equilibrio verso sinistra, perchè gli ioni H3O+ vengono trasformati in acido acetico indissociato e il pH della soluzione varia di poco. Analogamente, se si aggiungono ioni OH−, essi reagiscono con l’acido acetico che si trasforma in ione acetato e H2O senza una variazione apprezzabile del pH.

15Calcolo del pH


Per gli acidi forti, totalmente dissociati in soluzione acquosa, l’equilibrio:

è completamente spostato a destra per cui la concentrazione iniziale dell’acido corrisponde alla concentrazione dello ione idronio nella soluzione. Pertanto

Per le basi forti, è la concentrazione degli ioni ossidrile che corrisponde alla concentrazione iniziale della base:

da cui:

Calcolo del pH

16Calcolo del pH


17Calcolo del pH


Gli acidi e le basi deboli non sono completamentedissociati e presentano [H3O+] e [OH−] differenti dallaconcentrazione dell’acido o, rispettivamente, della baseda cui derivano. Considerando che gli equilibri di dissociazione indicano che il numero di molecole che si dissociano sono trascurabili rispetto a quelle totali presenti si ricava, rispettivamente:

per un acido debole

per una base debole

e, come sappiamo:

18Calcolo del pH


19Calcolo del pH


La concentrazione di H3O+ in una soluzione tampone, noti i valori di Ka e delle concentrazioni delle due specie coniugate presenti, si può ricavare dalla relazione:

Qualora invece fosse nota la Kb, si ricorre alla formula:

20Calcolo del pH


21Calcolo del pH


Anche un sale può dare luogo a una soluzione acida o basica se il suo catione o il suo anione è un acido o una base di forza non trascurabile. In tal caso interagisce con l’acqua formando ioni idronio e ossidrile che rendono appunto acida o basica la soluzione.

22Calcolo del pH


23Calcolo del pH


Sono i sali formati da un catione che è l’acido coniugato di una base forte e un anione che è la base coniugata di un acido forte: NaNO3, NaCl, KCl, K2SO4 ...

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Unità H1 Acidi e basiCalcolo del pH

1 Acidi e basi. 2 pH Unità H1 Acidi e basi 3 pH Unità H1 Acidi e basi.

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