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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

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