Una reazione chimica per definizione forma nuove sostanze chimiche (chiamate prodotti) dalle sostanze chimiche iniziali (chiamate reagenti). Dovrebbe avere senso che l'identità dei prodotti formati dipenda da quali reagenti iniziamo. L'aggiunta di un acido a una base è un esempio di reazione chimica, quindi dovremmo aspettarci di vedere nuovi prodotti. Sebbene ci sia uno schema per questo tipo di reazione, in definitiva i prodotti formati dipendono da quale acido e quale base vengono utilizzati.
Non è una risposta facile
A prima vista, questa domanda ha una risposta semplice. La maggior parte dei libri introduttivi di chimica insegneranno che la reazione tra un acido e una base è chiamata neutralizzazione e che i prodotti formati sono acqua e un sale. Ad esempio, se si mescola acido cloridrico (HCl) con idrossido di sodio (NaOH), i prodotti formati sono acqua (H20) e cloruro di sodio (NaCl), noto come sale da cucina.
HCl + NaOH --> H2O + NaCl
Il problema è che non è davvero così semplice. Per rispondere completamente a questa domanda, dovremo essere molto più specifici.
Un punto di partenza
Iniziamo mescolando un acido forte con una base forte. Aggiungere la parola "forte" significa che questi acidi e basi si dissociano completamente (o si rompono) quando vengono messi in acqua. L'uso di un acido forte in un esperimento significa che l'acido è già dissolto in acqua (e questo è probabilmente vero anche per la base). Se poi si aggiunge l'acido alla base, i prodotti saranno acqua (oltre all'acqua già presente) e un sale (che non è necessariamente “sale da cucina”).
Ad esempio, mescolare l'acido forte HNO3 (acido nitrico) con la base forte KOH (idrossido di potassio).
HNO3 + KOH --> H2O + KNO3
In questo esempio, KNO3 è il sale, quindi l'acqua e un sale si formano come previsto. Questa reazione avviene in acqua, quindi molto probabilmente il sale non è legato insieme, ma invece è separato come ioni nell'acqua.
L'equazione ionica completa
In realtà, i chimici scrivono quella che viene chiamata un'equazione ionica completa per mostrare quali sostanze chimiche sono dissociate:
H+ (aq) + NO3- (aq) + K+ (aq) + OH- (aq) --> H2O (l) + K+ (aq) + NO3- (aq)
Questa lunga equazione mostra che l'acido forte e la base forte sono dissociati nell'acqua ("aq" sta per acquoso) e si forma acqua, lasciando gli ioni potassio (K+) e nitrato (NO3-) ancora nel acqua.
L'equazione ionica netta
Questo porta a un'altra domanda interessante: come si forma un sale? In questo caso, non lo è. Gli ioni che formerebbero il sale ci sono, ma nella forma attuale non hanno formato il sale. Quindi, i chimici scrivono quella che viene chiamata l'equazione ionica netta per mostrare cosa è realmente accaduto:
H+ (acquosa) + OH- (acquosa) --> H2O (l)
Questo ci dice che l'unica vera reazione è questo esempio è la formazione di acqua. Gli ioni K+ e NO3- non hanno fatto nulla, quindi sono esclusi dall'equazione ionica netta.
Complicare la neutralizzazione con la stechiometria
E se volessi finire con solo i prodotti - sale e acqua - e volessi essere sicuro che tutto l'acido e la base fossero spariti? Questo diventa un problema stechiometrico. Senza aggiungere abbastanza base, ci sarà dell'acido rimasto dalla reazione. L'acido non è un prodotto, ma è mescolato con i prodotti. Allo stesso modo, l'aggiunta di troppo poco acido risulterebbe in una quantità residua di base, che verrebbe nuovamente miscelata con i prodotti. Matematicamente, puoi calcolare quanto acido dovresti mescolare con una certa quantità di base per ottenere una neutralizzazione completa.
Acidi deboli, basi deboli e formazione di gas
Cosa succede se l'acido o la base (o entrambi) non sono "forti"? Ci sono molti acidi e basi deboli, il che significa che si dissociano molto poco se mescolati in acqua. In parole povere, la neutralizzazione avviene ancora (formando acqua e un sale), ma se andiamo oltre questo semplice affermazione, troviamo che le equazioni ioniche complete e ioniche nette sono molto diverse da un acido forte/base forte reazione.
C'è un'altra complicazione: cosa succede se un acido viene mescolato con qualcosa come NaHCO3? Considera la ben nota reazione che si verifica quando mescoli il bicarbonato di sodio (NaHCO3) con l'aceto acido. Si forma un gas. La neutralizzazione avviene, ma i prodotti non sono più solo acqua e sale.
Guarda l'acido cloridrico e il bicarbonato di sodio, ad esempio:
HCl + NaHCO3 --> NaCl + H2O + CO2
I prodotti non sono solo un sale (NaCl) e acqua (H2O), ma anche un gas (CO2).
Conclusione
Non esiste una soluzione semplice al problema di quali prodotti si ottengono mescolando un acido con una base. Il risultato finale della miscelazione e dell'acido con una base dipende da quale acido e base vengono utilizzati e da quanto acido e base si utilizzano. La forza o la debolezza dell'acido e della base influisce anche sui prodotti della reazione. In generale, queste reazioni portano alla formazione di un sale più acqua e talvolta di un gas.