Di Kevin Beck Aggiornato il 24 marzo 2022
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Se vuoi avere successo in chimica, devi comprendere gli acidi e le basi. Non dovresti solo capire cosa sono questi composti e come si comportano in soluzione, ma anche essere in grado di eseguire semplici calcoli del pH e capire perché il comportamento degli acidi forti semplifica i calcoli che coinvolgono queste sostanze.
Per cominciare, dovresti sapere che in chimica, concentrazione è spesso espresso in moli per unità di volume, solitamente litri (mol/L) anziché in unità di massa per litro. Il numero di grammi in 1 mol di una sostanza può essere determinato dalle masse molari o dai pesi molecolari dei suoi atomi costituenti, disponibili nella tavola periodica degli elementi.
Un acido è un composto che dona un protone in soluzione acquosa. Questo protone è talvolta rappresentato nelle equazioni come un protone autonomo (H+) o come uno ione idronio (un protone più acqua:H3O+). L'altro componente dell'acido disciolto è chiamato base coniugata. La formula generale per la dissociazione di un acido è HA → H+ + A–, dove A– è la base coniugata.
Le basi, d'altro canto, fungono da doppelganger degli acidi:accettano facilmente protoni, il che equivale a donare ioni idrossido (OH–) in soluzione acquosa. Il resto di una base dissociata è chiamato acido coniugato , ed è spesso un catione metallico come Na+.
Il pH, o "potere dell'idrogeno", è un valore generalmente (ma non matematicamente) limitato all'intervallo numerico compreso tra 0 e 14,0. Le soluzioni acide hanno un pH basso, le soluzioni neutre (come l'acqua pura) hanno un pH pari a 7 e le soluzioni basiche hanno valori di pH più elevati.
Matematicamente, il pH è semplicemente il negativo del logaritmo in base 10 della concentrazione di ioni H+ (o H3O+):pH =–log10[H+]. Finché hai una calcolatrice e fai attenzione alle potenze di 10, questi calcoli sono semplici.
Un acido forte è un acido che cede facilmente i suoi protoni, e lo fa anche quando il pH ambientale è basso, il che significa che ci sono già molti protoni in giro. Gli acidi deboli non cedono i loro protoni così facilmente, dissociandosi in misura significativa solo quando il pH è più vicino alla neutralità. Le basi forti, analogamente, cedono facilmente gli ioni idrossido anche in soluzioni ad alto pH.
Alla forza degli acidi e delle basi può essere assegnato un valore:pK a, o la costante di dissociazione acida , il valore di pH al quale metà di un acido ha ceduto i suoi protoni mentre l'altra metà rimane allo stato coniugato. (Le basi hanno, avete indovinato, valori pKb.) Gli acidi più forti hanno quindi valori pKa più bassi.
L'acido cloridrico, o HCl, è un acido forte ben noto e comune. Gli usi dell'acido cloridrico includono lo stoccaggio di laboratori chimici di college e scuole superiori in tutto il mondo, nonché una serie di applicazioni industriali e manifatturiere.
Esempio:calcolare il pH di una soluzione 0,100 M di HCl.
Poiché HCl è un acido forte, si ionizza completamente, e il pH di HCl in soluzione può essere trovato dalla concentrazione (molarità) degli ioni H+, per definizione pari a 0,100 M. (Anche la base coniugata dell'acido, che è lo ione cloruro Cl–, avrebbe una concentrazione di 0,100 M.)
Il pH è quindi –log(0,100) =1.000 .
Chiaramente, valori di molarità più elevati produrranno valori di pH più bassi e viceversa per HCl (o qualsiasi acido).
Se non hai voglia di tirare fuori una calcolatrice e vuoi conoscere il comportamento chimico di alcuni acidi più forti, consulta la pagina nelle Risorse.
