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Antonello Santini » 24.Ruolo dell'acqua come solvente e come reagente


Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente


Soluzioni acquose di sali

L’equilibrio di dissociazione dell’acqua presente in tutte le soluzioni acquose, gli equilibri di dissociazione di acidi e basi deboli e le proprietà di elettroliti forti come i sali possono determinare l’instaurarsi in una soluzione di più equilibri coesistenti aventi uno o più ioni in comune.


Idrolisi

La reazione fra un acido e una base è una reazione di neutralizzazione. In molti casi, però, l’interazione fra gli ioni e l’acqua è così forte che le soluzioni risulteranno o acide o basiche per la reazione acido base degli ioni con l’acqua che agisce da reagente oltre che da solvente, questa reazione è chiamata idrolisi.


Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente


Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente II

1. Sali che provengono da un acido e una base forti

Non si ha idrolisi e i sali (ad es. NaCl) conferiscono alla soluzione un pH neutro. L’acido HCl e la base NaOH sono entrambi forti e non hanno nessuna tendenza a riformarsi “a spese” dell’acqua.

2. Sali che provengono da un acido forte e una base debole

Si ha idrolisi e i sali rendono acida la soluzione. Per es. il cloruro di ammonio NH4Cl. L’acido non ha alcuna tendenza a riformarsi, mentre lo ione NH4+ dà luogo alla reazione:

NH4+ + H2O → NH3 + H3O+

che comporta un aumento degli ioni H3O+ e quindi una diminuzione del pH.

Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente III

3. Sali che provengono da un acido debole e una base forte

Si ha idrolisi e i sali rendono basica la soluzione. Per es. l’acetato di sodio CH3COOH. La base non ha alcuna tendenza a riformarsi, mentre lo ione CH3COO- dà luogo alla seguente reazione:

CH3COO- + H2O → CH3COOH + OH-

che comporta un aumento degli ioni OH- e quindi una diminuzione degli ioni H+.


Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente IV

4. Sali che provengono da un acido ed una base debole

Si ha idrolisi e i sali come ad es. CH3COONH4 conferiscono alla soluzione pH neutro nel caso in cui le costanti di ionizzazione sono simili. Le reazioni avvengono quasi nella stessa misura per cui non riescono a modificare il pH dell’acqua:

NH4+ + H2O → NH3 + H3O+

CH3COO- + H2O → CH3COOH + OH-

L’ acqua si comporta da solvente e da reagente ma viene rispettato il valore costante del prodotto ionico dell’acqua.

Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente V


Sistemi tampone


Come funziona il tampone CH3COOH / CH3COONa

In ciascuna delle quattro soluzioni è presente un indicatore: rosa per pH superiori a 4,6 e giallo a pH inferiori a 3.

La prima beuta contiene 50 ml di una soluzione 0,1 M di CH3COOH e 50 ml di una soluzione 0,1 M di CH3COONa: è rosa.

La seconda beuta contiene le stesse quantità delle stesse soluzioni della prima, e 40 ml di una soluzione 0,1 M di HCl: l’indicatore è ancora rosa.

La terza beuta contiene 100 ml di una soluzione 0,1 M di CH3COOH: l’indicatore è rosa; l’aggiunta di sette gocce di una soluzione 0,1 M di HCl (4° beuta) fa scendere il pH al di sotto di 3: indicatore giallo.


Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente


Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente


Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente


Equilibri di solubilità di sali poco solubili. Prodotto di solubilità

I composti ionici poco solubili in acqua partecipano a un equilibrio eterogeneo che si stabilisce tra l’elettrolita solido (corpo di fondo) e la sua soluzione satura. L’elettrolita può essere un sale.

In figura: Due cromati poco solubili: a sinistra di argento (Ag2CrO4), a destra di bario (BaCrO4). In generale, per ottenere vistosi precipitati si mescolano soluzioni di sostanza abbastanza solubili, in modo tale che possano avvenire reazioni di doppio scambio. Ad esempio, AgCrO4 è stato ottenuto mescolando una soluzione di AgNO3 (incolore) con una di Na2CrO4 (gialla).

2AgNO3 + Na2CrO4 → Ag2CrO4 + 2NaNO3


Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente


Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente


Prodotto di solubilità Kps di alcuni sali e idrossidi (a 25° C )


Ruolo dell’acqua come solvente e come reagente


Esempi ed applicazioni numeriche


I materiali di supporto della lezione

L'acqua

Esempi numerici

Esercizi

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