Acidi, basi e reazioni di neutralizzazione

Lo stomaco umano è un organo muscolare contenente succhi gastrici, compreso l'acido cloridrico, che aiutano a digerire il cibo. Alcuni tipi di alimenti aumentano i livelli di acidità del nostro stomaco, provocando il reflusso acido. Il consumo di cibo alcalino o di una base, come un antiacido, neutralizza l'eccesso di acido, alleviando la sensazione di bruciore.

Questo è un esempio di una reazione acido-base. Gli acidi più semplici sono sostanze che contengono atomi di idrogeno dissociabili. In soluzioni acquose, rilasciano ioni idrogeno carichi positivamente, o protoni, insieme agli anioni corrispondenti.

I protoni reagiscono con le molecole d'acqua per formare ioni idronio. Per esempio, una soluzione acquosa di acido nitrico contiene ioni idronio e ioni nitrato. Altri acidi comunemente noti sono l'acido cloridrico, l'acido solforico e l'acido fosforico.

Gli acidi sono monoprotici o poliprotici a seconda del numero di atomi di idrogeno dissociabili per molecola. L'acido cloridrico e l'acido nitrico, con un idrogeno dissociabile ciascuno, sono entrambi esempi di acidi monoprotici, mentre l'acido solforico e l'acido fosforico sono poliprotici. L'acido solforico è diprotico e rilascia i suoi due protoni in sequenza, mentre l'acido fosforico è triprotico e si dissocia sequenzialmente in tre fasi.

Le basi più semplici sono composti che producono ioni idrossido carichi negativamente in soluzioni acquose. Basi facilmente identificabili contengono gruppi idrossilici;per esempio, idrossido di sodio, idrossido di potassio e idrossido di calcio. Tali basi, quando aggiunte all'acqua, si dissociano in ioni idrossido e nei corrispondenti cationi metallici.

Le basi non idrossido, come l'ammoniaca, reagiscono con l'acqua, accettando protoni dalle molecole d'acqua per produrre ioni ammonio e ioni idrossido. In generale, un acido e una base reagiscono per formare acqua e sale. Le reazioni acido-base sono anche dette reazioni di neutralizzazione quando le moli di protoni fornite dall'acido e le moli di ioni idrossido fornite dalla base sono uguali.

Per esempio, quando vengono miscelate quantità uguali di acido nitrico acquoso e idrossido di potassio acquoso, anche le quantità di ioni idronio e idrossido forniti alla soluzione sono uguali. Gli ioni idronio e idrossido, dunque, si neutralizzano completamente l'un l'altro combinandosi per formare acqua, senza lasciare dietro di sé ioni di idronio o idrossido. Inoltre, gli anioni nitrato e i cationi di potassio si uniscono per formare un sale:il nitrato di potassio.

Alcune reazioni di neutralizzazione sono reazioni di evoluzione del gas. Per esempio, l'acido cloridrico e il solfito di potassio reagiscono per formare cloruro di potassio, acqua e anidride solforosa, attraverso il sistema di equilibrio solfito-bisolfito.