In questa lezione parliamo di acidi e basi forti. Per spiegare questo argomento di chimica sarà necessario ripassare alcuni concetti e mostrarti esempi ed esercizi.
Infatti, solo abbinando teoria e pratica sarai in grado di rispondere nel modo giusto alle domande dei compiti in classe e ai quiz di chimica del test di medicina, veterinaria, professioni sanitarie.
Per cui, leggi l’articolo e guarda il video con gli esercizi su basi e acidi forti del nostro tutor e docente di chimica.
Acidi e basi forti: teorie
Per capire acidi e basi forti, devi conoscere alcuni concetti. Nel corso del tempo, sono state elaborate varie teorie che spiegano gli acidi e le basi.
La prima è stata la teoria di Arrhenius, secondo la quale:
- un acido è una sostanza che libera ioni H+, ad esempio HCl → H+ + Cl–;
- una base è una sostanza che libera ioni OH–, cioè per essere una base deve necessariamente possedere questo gruppo ossidrile, ad esempio NaOH → Na+ + OH–.
Tuttavia, la teoria di Arrhenius è stata superata perché, per come è formulata, non permette di spiegare il comportamento di alcune sostanze. L’esempio più comune è quello dell’ammoniaca NH3 che reagisce come una base anche se non contiene OH–.
Questa teoria viene ancora usata per alcune specie, come per gli idrossidi. Gli idrossidi sono sostanze metalliche che contengono lo ione OH–. Sono specie diverse dalle altre perché sono ioniche anche in forma associata. Quindi, sono reazioni che avvengono senza acqua, come NaOH.
La teoria di Arrhenius è stata sostituita dalla teoria di Bronsted e Lowry, secondo la quale un acido è una sostanza che cede ioni H+ a una base. Una base è una sostanza che riceve ioni H+. Per cui, un acido non può essere tale da solo ma deve avere una controparte basica che gli prenda questo ione H+.
Per saperne di più, leggi anche Le tre teorie su acidi e basi e l’approfondimento sulle reazioni acido-base, entrambi con videolezione ed esercizi.
Elenco acidi e basi
Quando una sostanza è acida? In linea generale sono acidi i non metalli:
- non metalli elementari
- ossiacidi
- idracidi
- anidridi
Quando una sostanza è basica? Sempre in linea generale, sono basici i metalli:
- metalli elementari
- ossidi metallici
- idruri metallici
- perossidi
- idrossidi
Ovviamente. ci sono delle eccezioni. Ad esempio, i metalli ad alto numero di ossidazione come manganese e cromo che si comportano come non metalli, formando composti a carattere acido. Oppure l’ammoniaca che si comporta da base pur rientrando tra i non metalli.
Quali sono gli acidi e le basi forti
Ci sono 3 modi per distinguere acidi e basi forti da acidi e basi deboli.
Il primo metodo consiste nello studiare a memoria le specie di acidi e basi forti, perché sono poche.
Ecco l’elenco dei principali acidi e basi forti.
| Acidi forti | Basi forti |
|---|---|
| HCl | LiOH |
| HBr | NaOH |
| HI | KOH |
| HClO4 | RbOH |
| HNO3 | CsOH |
| H2SO4 | Mg(OH)2 |
| Ca(OH)2 | |
| Sr(OH)2 | |
| Ba(OH)2 |
Quali sono le basi forti? Sono basi forti:
- metalli elementari
- ossidi metallici
- idruri metallici
- idrossidi
Quali sono gli acidi forti? Sono acidi forti:
- HNO3, un acido per l’azoto
- H2SO4, un acido per lo zolfo
- HCl, HClO3, HClO4, 3 acidi per il cloro
- HBr, HBrO3, HBrO4, 3 acidi per il bromo
- Hl, HlO3, HlO4, 3 acidi per lo iodio
Gli acidi di cloro, bromo e iodio sono omologhi perché si trovano nello stesso gruppo della tavola periodica.
Il secondo metodo consiste nello studiare le costanti acide e basiche e capirne la forza. Le specie forti hanno delle costanti acide o basiche molto maggiori di 1, K>1, per cui approssimiamo le reazioni delle specie forti a reazioni quantitative. Il valore della costante non ci interessa, infatti spesso non viene nemmeno fornito.
Invece, le specie deboli hanno una costante minore di 1, K<1. La reazione è di equilibrio, quindi il valore della costante ci interessa.
Infine, c’è un trucco numerico che però serve solo per distinguere gli acidi forti dagli acidi deboli. Devi fare la differenza tra numero di atomi di ossigeno e idrogeno:
- l’acido è forte se la differenza è maggiore di 1;
- l’acido è debole se la differenza è uguale a 1.
Approfondisci. Studia anche Acidi e basi deboli: come calcolare il pH.
Come calcolare il pH di acidi e basi forti
Ora ti spiegheremo come calcolare il pH di acidi e basi forti. Per farlo, partiamo da una specie generica.
Per il calcolo del pH di un acido forte, abbiamo:
HxA + xH2O → Ax- + xH3O+.
L’acido (HxA) deve reagire con x molecole di acqua per dare il residuo acido (lo ione Ax-) più x ioni idronio (xH3O+). Immaginiamo che la concentrazione iniziale dell’acido sia Ci. Secondo la stechiometria una concentrazione iniziale di acido Ci dovrà reagire con xCi di H2O. Quindi, nel caso di reazioni con specie forti, siamo davanti a reazioni quantitative per cui seguiamo la stechiometria.
Ossia: Ci + xCi → Ci di residuo acido + xCi di ione idronio.
Per trovare i valori basta fare la proporzione: 1 (coefficiente acido) : x (coefficiente ione idronio) = Ci : xCi.
Ottenuta la concentrazione di ione idronio, usiamo la formula del pH, dove inseriamo tale concentrazione:
pH = -log[H3O+] = -logCi. Il valore ottenuto deve essere compreso tra 7 e 0.
Per il calcolo del pH di una base forte, abbiamo:
B(OH)x + xH2O → Bx+ + xHO– per ottenere Ci molare di ione metallico Bx+ e xCi molare di ione ossidrile xHO–.
Invece del pH devi calcolare il pOH della concentrazione di xCi, che andrà poi trasformato in pH.
pOH = -log[OH–] → formula conversione del pH pH = 14 – pOH. Il valore ottenuto dovrà essere compreso tra 7 e 14.
Guarda il video per fare gli esercizi su acidi e basi forti insieme al nostro tutor e docente di chimica.
Video nel testo di Orlando Cialli, tutor e docente WAU!
Immagine in evidenza di Tara Winstead da Pexels
