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14. Gli Acidi e le Basi

14. Gli Acidi e le Basi. Reazioni degli Acidi e delle Basi - gli acidi e le basi in soluzione acquosa - la neutralizzazione Gli acidi e le basi di Lewis Gli acidi e le basi - gli acidi e le basi di Br ønsted – Lowry - lo scambio di protoni tra le molecole di acqua

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14. Gli Acidi e le Basi

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Presentation Transcript

  1. 14. Gli Acidi e le Basi Reazioni degli Acidi e delle Basi - gli acidi e le basi in soluzione acquosa - la neutralizzazione Gli acidi e le basi di Lewis Gli acidi e le basi - gli acidi e le basi di Brønsted – Lowry - lo scambio di protoni tra le molecole di acqua - la scala del pH - il pOH delle soluzioni Gli acidi e le basi deboli - gli equilibri di trasferimento dei protoni - l’altalena coniugata - previsione della forza degli acidi Il pH delle soluzioni degli acidi e delle basi deboli - le soluzioni degli acidi deboli - le soluzioni delle basi deboli - gli acidi e le basi poliprotici

  2. L’Acqua O H H d- -0.66e d+ +0.33e • Qualsiasi studio che riguardi la chimica della vita deve contemplare un’analisi dell’acqua (circa il 70% della massa del corpo umano è costituita d’acqua). • Quasi tutte le molecole biologiche assumono la forma che è loro peculiare (e quindi la loro funzione) in risposta alle proprietà fisiche e chimiche dell’acqua. • L’acqua è il mezzo in cui avviene la maggior parte delle reazioni biochimiche. • L’acqua partecipa attivamente a molti tipi di rezioni chimiche che sostengono la vita. 0.958 Å 104.5 ° • Interazione ione-dipolo • Interazione dipolo-dipolo • Legame a idrogeno

  3. Acidi e Basi BASI ACIDI FORTI NaOH DEBOLI NH3 FORTI HCl DEBOLI CH3COOH Def. Definiamo ACIDO, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni H+, formando lo ione IDRONIO H3O+. Def. Definiamo BASE, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni OH-, ioni OSSIDRILE. ELETTROLITI

  4. La Neutralizzazione EQUAZIONE IONICA COMPLETA EQUAZIONE IONICA NETTA La REAZIONE DI NEUTRALIZZAZIONE è quella nel corso della quale un ACIDO reagisce con una BASE producendo un SALE e ACQUA Composto Ionico che si forma dalla NEUTRALIZZAZIONE di un ACIDO con una BASE H2O

  5. Ossidi Acidi (anidridi) e Ossidi Basici

  6. Ossidi Acidi (anidridi) e Ossidi Basici Ossidi dei Metalli Ossidi dei Non Metalli NEUTRALIZZAZIONE ACIDO + BASE ACIDO + OSSIDO BASICO ANIDRIDE + BASE ANIDRIDE + OSSIDO BASICO Composti Anfoteri

  7. Gli Acidi e le Basi di Lewis +1 -1 Def. Definiamo ACIDO, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni H+, formando lo ione IDRONIO H3O+. Def. Definiamo BASE, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni OH-, ioni OSSIDRILE. • L’atomo di B non raggiunge l’ottetto • Condivisione di altri elettroni di uno degli atomi di F. L’OTTETTO DELL’ATOMO DI BORO PUÒ COMPLETARSI SE A COSTITUIRE UN LEGAME IN PIÙ È UN ALTRO ATOMO O IONE. con fluoruro metallico con ammoniaca

  8. Gli Acidi e le Basi di Lewis Def. Definiamo LEGAMI COVALENTI COORDINATI i legami nei quali gli elettroni provengono da uno solo dei due atomi legati. Def. Definiamo ACIDO DI LEWIS un composto in grado di accettare un doppietto elettronico. Def. Definiamo BASE DI LEWIS un composto in grado di donare un doppietto elettronico. Acido + :Base → Complesso H3O+ H2O

  9. Gli Acidi e le Basi di Brønsted – Lowry H+ base acido Def. Definiamo ACIDO, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni H+, formando lo ione IDRONIO H3O+. Definiamo BASE, secondo Arrhenius, un elettrolita che in acqua cede ioni OH-, ioni OSSIDRILE. Def. Definiamo ACIDO DI Lewis un composto in grado di accettare un doppietto elettronico. Definiamo BASE DI Lewis un composto in grado di donare un doppietto elettronico. Def. Definiamo ACIDO, secondo Brønsted – Lowry, un datore di protoni, H+. Definiamo BASE, secondo Brønsted – Lowry, un accettore di protoni.

  10. Acidi e Basi Coniugate ACIDO→cede un protone H+, formando uno ione idronio, H3O+. BASE BASE→ acquista un protone H+, formando uno ione ossidrile, OH-. ACIDO

  11. Lo Scambio di H+ tra le Molecole di H2O BASE ACIDO H3O+(aq) + OH-(aq) 2H2O(l) COSTANTE DI AUTOPROTOLISI L’ACQUA HA NATURA ANFIPROTICA (il prefisso anfi- significa entrambi) EQUILIBRIO DI AUTOPROTOLISI

  12. La Scala del pH e del pOH 106 105 104 Log x 103 102 -4 -3 -2 -1 0 101 x 10-4 10-3 10-2 10-1 1 1 2 3 4 5 6 [H3O+] pH = - Log [H3O+] ACQUA PURA, T=25 °C [H3O+] = 1 x 10-7 pH = 7 pOH = - Log [OH-] pKw = - Log (Kw) ACQUA PURA, T=25 °C [OH-] = 1 x 10-7 pOH = 7 Kw = [H3O+][OH-] = 10-7∙10-7 = 1 x 10-14 -Log (Kw) = -Log {[H3O+][OH-]} = -Log [H3O+] - Log [OH-] pKw = pH + pOH = 14

  13. La Scala del pH e del pOH

  14. Gli Equilibri di Trasferimento dei Protoni CH3COOH(aq) + H2O(l) CH3COO-(aq) + H3O+(aq) NH3(aq) + H2O(l) NH4+(aq) + OH-(aq) COSTANTE DI IONIZZAZIONE ACIDA o COSTANTE DI ACIDITÀ COSTANTE DI IONIZZAZIONE BASICA o COSTANTE DI BASICITÀ

  15. Gli Equilibri di Trasferimento dei Protoni pKa = - Log (Ka) pKb = - Log (Kb) T = 25 °C Kb = 1.8x10-5 pKb = 4.75 T = 25 °C Ka = 1.8x10-5 pKa = 4.75

  16. L’Altalena Coniugata HA(aq) + H2O(l) A-(aq) + H3O+(aq) A-(aq) + H2O(l) HA(aq) + OH-(aq) B(aq) + H2O(l) BH+(aq) + OH-(aq) BH+(aq) + H2O(l) B(aq) + H3O+(aq)

  17. L’Altalena Coniugata

  18. Struttura e Forza degli Acidi  H – A H – A H2O – H+ + A- H2O H – A FORZA DEL LEGAME H – A FORZA DEL LEGAME A IDROGENO TRA H2O E HA HF DHB(H – F) = 543 kJ∙mol-1 Dc =1.8 Ka = 3.5x10-4

  19. Struttura e Forza degli Acidi

  20. Le Soluzioni degli Acidi e delle Basi Deboli HCl(aq) + H2O(l) HA(aq) + H2O(l) Cl-(aq) + H3O+(aq) A-(aq) + H3O+(aq) NaOH(aq) + H2O(l) Na+(aq) + OH-(aq) Specie HA H3O+ A- 1° Tempo. Concentrazione molare iniziale. Ca 0 0 2° Tempo. Variazione della concentrazione molare. -x +x +x La stechiometria della reazione implica che se la concentrazione di HA diminuisce di x, quelle di A- e H3O+ aumentano di x. 3° Tempo. Concentrazione molare di equilibrio. Ca – x +x +x Questi valori individuano la somma delle concentrazioni iniziali, 1° tempo, e le variazioni di concentrazione causate dalla reazione, 2° tempo. Ka >>1 pH = -Log [H3O+] Kb >>1 pOH = -Log [OH-]

  21. Le Soluzioni degli Acidi e delle Basi Deboli B(aq) + H2O(l) BH+(aq) + OH-(aq) Specie B BH+ OH- 1° Tempo. Concentrazione molare iniziale. Cb 0 0 2° Tempo. Variazione della concentrazione molare. -x +x +x La stechiometria della reazione implica che se la concentrazione di B diminuisce di x, quelle di BH+ e OH- aumentano di x. 3° Tempo. Concentrazione molare di equilibrio. Cb – x +x +x Questi valori individuano la somma delle concentrazioni iniziali, 1° tempo, e le variazioni di concentrazione causate dalla reazione, 2° tempo.

  22. Gli Acidi e le Basi Poliprotiche Def. Definiamo ACIDO POLIPROTICO, secondo Brønsted – Lowry, un acido in grado di cedere più di un protone, H+. Definiamo BASE POLIPROTICA, secondo Brønsted – Lowry, una base in grado di accettare più di un protone.

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