Chimica introduttiva-1st Canadian Edition

Nel capitolo 3 “Atomi, molecole e ioni”, Sezione 3.5 “Acidi”, abbiamo definito un acido come un composto ionico che contiene H+ come catione. Questo è leggermente errato, ma fino a quando non sono stati sviluppati concetti aggiuntivi, una definizione migliore doveva aspettare. Ora possiamo ridefinire un acido: un acido è qualsiasi composto che aumenta la quantità di ioni idrogeno (H+) in una soluzione acquosa. L’opposto chimico di un acido è una base. La definizione equivalente di una base è che una base è un composto che aumenta la quantità di ion idrossido (OH−) in una soluzione acquosa. Queste definizioni originali furono proposte da Arrhenius (la stessa persona che propose la dissociazione degli ioni) nel 1884, quindi sono indicate come la definizione di Arrhenius di un acido e di una base, rispettivamente.

Puoi riconoscere che, in base alla descrizione di un atomo di idrogeno, uno ion H+ è un atomo di idrogeno che ha perso il suo elettrone solitario; cioè, H+ è semplicemente un protone. Abbiamo davvero protoni nudi che si muovono in soluzione acquosa? No. Ciò che è più probabile è che lo ion H+ si sia attaccato a una (o più) molecole d’acqua. Per rappresentarlo chimicamente, definiamo lo hyd idronio H3O+(aq), una molecola d’acqua con uno hydrogen idrogeno extra collegato ad esso. come H3O+, che rappresenta un protone aggiuntivo collegato a una molecola d’acqua. Usiamo lo hyd idronio come il modo più logico uno hydrogen idrogeno appare in una soluzione acquosa, anche se in molte reazioni chimiche H + e H3O + sono trattati in modo equivalente.

La reazione di un acido e una base è chiamata reazione di neutralizzazione. Sebbene gli acidi e le basi abbiano le loro chimiche uniche, l’acido e la base annullano la chimica reciproca per produrre una sostanza piuttosto innocua: l’acqua. Infatti, la reazione generale tra un acido e una base è

acido + base → acqua + sale

dove il termine sale è generalmente usato per definire qualsiasi composto ionico (solubile o insolubile) che si forma da una reazione tra un acido e una base. (In chimica, la parola sale si riferisce a più di un semplice sale da cucina.) Ad esempio, l’equazione chimica bilanciata per la reazione tra HCl(aq) e KOH(aq) è

HCl(aq) + KOH(aq) → H2O(ℓ) + KCl(aq)

dove il sale è KCl. Contando il numero di atomi di ciascun elemento, scopriamo che solo una molecola d’acqua si forma come prodotto. Tuttavia, nella reazione tra HCl(aq) e Mg(OH)2(aq), sono necessarie ulteriori molecole di HCl e H2O per bilanciare l’equazione chimica:

2 HCl(aq) + Mg(OH)2(aq) → 2 H2O(ℓ) + MgCl2 (aq)

Qui, il sale è MgCl2. (Questa è una delle diverse reazioni che si verificano quando un tipo di antiacido—una base—viene usato per trattare l’acido dello stomaco.)

Le reazioni di neutralizzazione sono un tipo di reazione chimica che procede anche se un reagente non è in fase acquosa. Ad esempio, la reazione chimica tra HCl(aq) e Fe(OH)3(s) procede ancora secondo l’equazione

3 HCl(aq) + Fe(OH)3(s) → 3 H2O(ℓ) + FeCl3(aq)

anche se Fe(OH)3 non è solubile. Quando ci si rende conto che Fe(OH)3(s) è un componente della ruggine, questo spiega perché alcune soluzioni detergenti per macchie di ruggine contengono acidi—la reazione di neutralizzazione produce prodotti solubili e lavabili. (Lavaggio con acidi come HCl è un modo per rimuovere la ruggine e macchie di ruggine, ma HCl deve essere usato con cautela!)

Le reazioni ioniche complete e nette per le reazioni di neutralizzazione dipenderanno dal fatto che i reagenti e i prodotti siano solubili, anche se l’acido e la base reagiscono. Per esempio, nella reazione di HCl(aq) e NaOH(aq),

HCl(aq) + NaOH(aq) → H2O(ℓ) + NaCl(aq)

completa ionico reazione è

H+(aq) + Cl−(aq) + Na+(aq) + OH−(aq) → H2O(ℓ) + Na+(aq) + Cl−(aq)

Na+(aq) e Cl−(aq) ioni sono spettatore ioni, in modo da poter rimuovere loro di avere

H+(aq) + OH−(aq) → H2O(ℓ)

come l’equazione ionica netta. Se volessimo scrivere questo in termini di hyd idronio, H3O+(aq), lo scriveremmo come

H3O+(aq) + OH−(aq) → 2H2O(ℓ)

Con l’eccezione dell’introduzione di una molecola d’acqua extra, queste due equazioni ioniche nette sono equivalenti.

Tuttavia, per la reazione tra HCl(aq) e Cr(OH)2 (s), poiché l’idrossido di cromo(II) è insolubile, non possiamo separarlo in ioni per l’equazione ionica completa:

2 H+(aq) + 2 Cl−(aq) + Cr(OH)2(s) → 2 H2O(ℓ) + Cr2+(aq) + 2 Cl−(aq)

Gli ioni cloruro sono l’unico spettatore ioni qui, quindi l’equazione ionica netta è

2 H+(aq) + Cr(OH)2(s) → 2 H2O(ℓ) + Cr2+(aq)