Se vuoi avere successo in chimica, devi capire 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 li coinvolgono sostanze.
Per cominciare, dovresti sapere che in chimica, concentrazione è spesso espresso in moli per unità di volume, solitamente litri (mol/L) piuttosto che in unità di massa per litro. Il numero di grammi in 1 mole di una sostanza può essere determinato dalle masse molari o dai pesi molecolari dei suoi atomi costituenti, disponibili sulla tavola periodica degli elementi.
- La quantità mol/L è solitamente scritta come il singolo simbolo M.
Cosa sono gli acidi e le basi?
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 ione idronio (un protone più acqua: H3oh+). L'altro componente dell'acido disciolto è chiamato base coniugata. La formula generale per la dissociazione di un acido è HA → H
+ + A–, dove un– è la base coniugata.Le basi, d'altra parte, fungono da doppelganger degli acidi: accettano prontamente protoni, equivalenti a donare ioni idrossido (OH–) in soluzione acquosa. Il resto di una base dissociata si chiama acido coniugato, ed è spesso un catione metallico come Na+.
Che cos'è il pH in chimica?
Il pH, o "potenza dell'idrogeno", è un valore generalmente (ma non matematicamente) vincolato all'intervallo numerico da 0 a 14,0. Le soluzioni acide hanno un pH basso, le soluzioni neutre (come l'acqua pura) hanno un pH di 7 e le soluzioni basiche hanno un pH più alto valori.
Matematicamente, il pH è solo il negativo del logaritmo in base 10 della concentrazione di H+ (o H3oh+) ioni: pH = –log10[H+]. Finché hai una calcolatrice e stai attento con le tue potenze di 10, questi calcoli sono semplici.
Forza di acidi e basi
Un acido forte è uno che cede prontamente i suoi protoni, e lo fa anche quando il pH ambientale è basso, il che significa che ci sono già molti protoni in circolazione. Gli acidi deboli non cedono i loro protoni così facilmente, diventando dissociati in misura significativa solo quando il pH è più vicino alla neutralità. Le basi forti, allo stesso modo, cedono prontamente gli ioni idrossido anche in soluzioni ad alto pH.
Ai punti di forza di acidi e basi può essere assegnato un valore: pKun, o il costante di dissociazione acida, il valore di pH al quale metà di un acido ha donato i suoi protoni mentre l'altra metà rimane allo stato coniugato. (Le basi hanno, hai indovinato, pKb valori.) Gli acidi più forti hanno quindi pK. più bassoun valori.
Calcolo del pH dell'Acido Cloridrico
L'acido cloridrico, o HCl, è un acido forte ben noto e comune. Gli usi dell'acido cloridrico includono laboratori di chimica delle scuole superiori e delle 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.
Essendo HCl un acido forte, si ionizza completamente, e il pH di HCl in soluzione si ricava dalla concentrazione (molarità) degli ioni H+, per definizione pari a 0,100 M. (La base coniugata dell'acido, che è lo ione cloruro Cl–, avrebbe anche 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).
Calcolatore di pH online per acidi forti
Se non hai voglia di tirare fuori una calcolatrice e vuoi conoscere il comportamento chimico di alcuni acidi più forti, consulta la pagina delle Risorse.