Senza dubbio ne hai sentito parlare acidi e probabilmente posso citarne alcuni solo leggendo le etichette degli alimenti: Acido citrico. Acido acetico. Allo stesso tempo, sapete che almeno alcuni acidi possono essere dannosi se li maneggiate, quindi acidi diversi hanno chiaramente proprietà diverse, inclusi diversi punti di forza.
basi sono ovunque nel mondo, anche se sembrano ottenere meno pubblicità per qualche motivo. Come gli acidi, le basi possono essere dannose per i materiali biologici e di altro tipo. Hai incontrato una base forte sotto forma di candeggina per bucato per uso domestico (NaClO o ipoclorito di sodio).
Acidi e basi sono complementari in quasi tutti i modi, e uno può anche essere usato per "neutralizzare" l'altro, come con l'assunzione orale antiacido compresse per combattere l'acidità di stomaco. Parte di questo è nella nomenclatura; quando gli acidi si comportano effettivamente come acidi, diventano basi, e idem per il comportamento delle basi. Comprensione acidi e basi coniugati è essenziale per padroneggiare le reazioni chimiche.
Storia della chimica acido-base
Già a metà del 1600, Robert Boyle, che a quei tempi sembrava essere coinvolto in quasi tutti gli esperimenti di chimica, lo capì alcune soluzioni avevano proprietà come la capacità di danneggiare le sostanze immerse o di modificarne la colori, e che questi effetti potrebbero essere prevenuti o annullati dall'aggiunta di composti alcalini, che oggi sono noti per essere basici.
Nel 1923, Johannes Brønsted e Thomas Lowry acidi e basi formalmente definiti in termini di trasferimento di ioni idrogeno (H+).
Acidi di Brønsted-Lowry
La base coniugata di un acido è il composto che rimane dopo che uno ione idrogeno è stato donato dall'acido, e l'acido coniugato di una base è il composto che rimane dopo che uno ione idrogeno è stato accettato dal base.
UN Acido di Brønsted-Lowry è quindi semplicemente una molecola che può donare uno ione idrogeno (che è un atomo carico positivamente) ad un'altra molecola; il resto di quell'acido si chiama suo base coniugata. Ad esempio, quando acido cloridrico dona un protone, il ione cloruro lasciata indietro è la base coniugata:
HCl → H++ Cl−
A volte, un acido sarà caricato positivamente prima di donare il suo ione idrogeno, piuttosto che neutro come nel caso dell'HCl. Questo può essere osservato con il ione ammonio donare un protone per diventare la base coniugata ammoniaca:
NH4+ → H++ NH3
H2PO4-: acido o base?
Finora, hai visto esempi di composti con formule che rendono ovvio se la molecola funziona come acido o come base (o, se è per questo, come nessuno dei due). Se vedi uno ione senza atomi di idrogeno inclusi, come Cl−, sai che non può essere un acido, poiché non ha protoni, ma che potrebbe essere una base, poiché è un anione con carica -1 e "desideroso" di assumere un protone.
Ma che dire dei composti con più atomi di idrogeno disponibili per lo scambio? Nell'ambiente giusto, un composto che funziona come base in presenza di un acido abbastanza forte può anche agire come un acido in presenza di una base sufficientemente forte. (Pensa alle basi come "estrattori di ioni di idrogeno". Tale composto è chiamato anfotero o anfiprotico.
Un classico esempio è il diidrogeno fosfato ione H2PO4−. In presenza dell'acido forte HBr, questa molecola accetta prontamente lo ione idrogeno dall'acido per diventare acido fosforico (H3PO4). Eppure in presenza di idrossido basico (OH−) ioni, il diidrogenofosfato invece dona un protone per diventare fosfato monoidrogeno (HPO42−).
-
La base coniugata di H2PO4−
è quindi HPO42−, e l'acido coniugato di
H2PO4− è H3PO4.