TA KIMIKA - Sezione pH | |
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Approfondimenti | L'idrolisi |
Quando un sale solubile si scioglie in acqua dà luogo alla formazione di ioni (dissociazione). Il tipo di soluzione che si ottiene, cioè acida, basica o neutra, dipende dalla forza dell'acido e della base da cui provengono gli ioni (anione e catione) del sale. Si ricorda infatti che i sali sono generalmente il prodotto della combinazione tra un acido e una base secondo la reazione acido + base = sale + acqua. L'interazione fra un sale e l'acqua per formare soluzioni acide o basiche viene detta idrolisi. Qui di seguito sono riportati alcuni esempi.
Soluzione neutra
Si ottiene una soluzione neutra quando il sale deriva da un acido forte e una base forte. Ad esempio KCl. Infatti K+ e Cl- derivano rispettivamente da KOH e HCl base e acido entrambi forti e quindi completamente dissociati in acqua. Ne segue che gli ioni del sale hanno tendenza a rimanere come tali in soluzione e a non reagire con l'acqua (si richiami alla mente la teoria di Brønsted-Lowry). La soluzione risulterà perciò neutra, cioè pH = 7 a 25 ºC.
Soluzione acida
Si ottiene una soluzione acida quando il sale deriva da un acido forte e da una base debole. Ad esempio AlCl3. Lo ione Al+++ proviene dall'idrossido di alluminio Al(OH)3 mentre l'anione cloruro dall'acido cloridrico, un acido forte e quindi completamente dissociato in acqua. Si deve ricordare invece che, ad eccezione dei gruppi IA e IIA, gli idrossidi metallici sono tutti delle basi deboli e generalmente poco solubili in acqua. Ne segue che i cationi del sale hanno tendenza a reagire con l'acqua (vedi teoria di Brønsted-Lowry) con la formazione di un equilibrio chimico governato da una certa costante K e che (semplificando il problema) risponde alla reazione chimica
Al+++ + 3H2O = Al(OH)3 + 3H+
in cui è coinvolta l'acqua. Il catione del sale si idrolizza producendo un eccesso di ioni H+ in soluzione, la quale risulta acida (pH < 7 a 25 ºC).
Soluzione basica
Si ottiene una soluzione basica quando il sale deriva da un acido debole e da una base forte. Ad esempio NaHCO3. Infatti Na+ proviene dall'idrossido NaOH, base forte, mentre l'anione idrogenocarbonato deriva dall'acido carbonico H2CO3, un acido debole. Pertanto gli anioni presenti in soluzione hanno tendenza a reagire con l'acqua (vedi teoria di Brønsted-Lowry) con la formazione di un equilibrio chimico governato da una certa costante K e che risponde alla reazione
HCO3- + H2O = H2CO3 + OH-
in cui è coinvolta l'acqua. Il risultato è una soluzione basica, dato l'eccesso di ioni OH- (pH > 7 a 25 ºC).
Soluzione basica o acida?
Esiste un'ultima situazione, quella in cui gli ioni di un sale solubile provengono da elettroliti entrambi deboli. L'acetato d'ammonio, CH3COONH4, sciolto in acqua, produce (si richiami alla mente la teoria di Brønsted-Lowry) sia acido acetico (CH3COOH) che ammoniaca (NH4OH) secondo due equilibri chimici governati dalle relative costanti K. Quindi dalla soluzione vengono sottratti sia cationi H+ che anioni OH-. Per poter prevedere il carattere della soluzione è necessario conoscere la forza relativa tra l'acido debole e la base debole coinvolti oppure ottenere questa stessa informazione dal colore di una cartina di tornasole. Per il sale dell'esempio la soluzione risulta neutra, poiché l'acido acetico e l'ammoniaca hanno Ka e Kb con valori simili.