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15.6:

Soluzioni forti di acidi e basi

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Chemistry
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Strong Acid and Base Solutions

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Gli acidi forti si dissociano completamente nell’acqua. Per esempio, l’acido nitrico si dissocia completamente in ioni idronio e ioni nitrato. Poiché gli ioni idronio generati dall’autoionizzazione dell’acqua sono trascurabili, la concentrazione degli ioni idronio nell’acqua è uguale alla concentrazione dell’acido forte.Il pH di queste soluzioni può essere determinato utilizzando la concentrazione iniziale dell’acido forte. Per esempio, in una soluzione molare di HCl 0, 10, HCl si dissocerà completamente negli ioni idronio e ioni cloruro, e quindi anche la concentrazione di ioni idronio della soluzione sarà 0, 10 molare. Prendendo il log negativo di questa concentrazione, il pH della soluzione è uguale a uno.Al contrario, il pH di una soluzione può essere utilizzato per determinare la concentrazione degli ioni idronio di una soluzione. Per esempio, per una soluzione a pH 3, 60, la sua concentrazione di ioni idronio può essere determinata risolvendo l’equazione 3, 60 è uguale al log negativo della concentrazione di ioni idronio. Per risolvere la concentrazione, moltiplicate entrambi i lati per uno negativo, quindi prendete l’antilogrammo di entrambi i lati.La concentrazione di ioni idronio è pari a 2, 5 10⁻⁴ molare. Le basi forti, idrossidi metallici del gruppo uno, come l’idrossido di sodio e l’idrossido di potassio, si dissociano completamente nelle soluzioni. Per esempio, l’idrossido di sodio molare 0, 20 si dissocerà completamente in acqua e produrrà ioni di sodio molari 0, 20 e ioni idrossido molari 0, 20.Tuttavia, gli idrossidi metallici del gruppo due, come l’idrossido di bario e l’idrossido di calcio, producono due moli di ioni idrossido per ogni mole di base. Per esempio, 0, 020 di idrossido di calcio molare si dissocerà completamente in acqua e produrrà 0, 020 ioni calcio molari e 0, 040 ioni idrossido molare. Anche gli ossidi metallici ionici, come l’ossido di sodio e quello di calcio, sono basi forti.Il loro ione ossido reagisce con l’acqua e produce ioni idrossido. La concentrazione di ioni idrossido, può essere usata per calcolare un pOH e il pH della soluzione. Per esempio, una soluzione di idrossido di potassio molare 5 10⁻⁵ ha una quantità uguale di ioni idrossido come base forte e quindi ha un pOH di 4, 30.Come il pH, anche un pOH della soluzione può essere usato per determinare la concentrazione di ioni idrossido risolvendo l’equazione:pOH è uguale al log negativo della concentrazione di ioni idrossido. Poiché il pH più pOH è uguale a 14 e il pOH è 4, 3, il pH della soluzione è 9, 7.

15.6:

Soluzioni forti di acidi e basi

Un acido forte è un composto che si dissocia completamente in una soluzione acquosa e produce una concentrazione di ioni idronio pari alla concentrazione iniziale di acido. Ad esempio, 0,20 M di acido idrobromico si dissociano completamente in acqua e producono 0,20 M di ioni idronio e 0,20 M di ioni bromuro.

Eq1

D’altra parte, una base forte è un composto che si dissocia completamente in una soluzione acquosa e produce ioni idrossido. Ad esempio, 0,015 M KOH, un idrossido metallico di gruppo 1, si dissocia completamente e produce 0,015 M di OH e 0,015 M di K+.

Eq2

Gli idrossidi metallici del gruppo 2, come l’idrossido di bario [Ba(OH)2] e l’idrossido di stronzio [Sr(OH)2], sono anche basi forti e possiedono due ioni idrossido. Ciò li fa produrre una soluzione più semplice rispetto a NaOH o KOH alla stessa concentrazione. Ad esempio, 0,015 M Ba(OH)2 produce idrossido 0,015 M Ba+ e 0,030 M.

Eq3

Poiché acidi e basi forti si dissociano completamente, i rapporti molari possono essere utilizzati per determinare le loro concentrazioni di idronio e idrossido, che a loro volta possono essere utilizzate per calcolare il pH o il pOH di una soluzione. Ad esempio, una soluzione HCl da 0,030 M produrrà ioni idronio da 0,03 M. Pertanto il pH di questa soluzione sarà

Eq4

Il pOH della stessa soluzione può essere determinato utilizzando la formula

Eq5

Poiché il pH della soluzione è 1,52, il suo pOH può essere calcolato come

Eq6

Allo stesso modo, la concentrazione di ioni idrossido prodotti da basi forti può essere utilizzata per determinare il pOH di una soluzione usando l’equazione

Eq7

L’equazione precedente può anche essere usata per determinare la concentrazione di ioni idrossido quando il pOH è noto. Ad esempio, se il pOH di una soluzione è 3,00,

Eq8

La moltiplicazione di entrambi i lati per −1 dà

Eq9

Ora, prendi l’antilogo di entrambe le parti

Eq10

Pertanto, la concentrazione di ioni idronio della soluzione con pOH 3 è di 1,0 × 10−3 M. Un metodo simile può essere utilizzato per determinare la concentrazione di ioni idronio di una soluzione se il suo pH è noto.