Qu¨ªmica ¨¤cid base
- 1. ?CIDS I BASES 1. ?cids i bases Entre la gran quantitat de subst¨¤ncies qu¨ªmiques que fem servir en la vida di¨¤ria, n¡¯hi ha dos grups que hi tenen molta import¨¤ncia: els ¨¤cids i les bases. Les fruites i les verdures contenen subst¨¤ncies ¨¤cides, com l¡¯¨¤cid c¨ªtric de les llimones i les taronges o l¡¯¨¤cid ac¨¨tic del vinagre. Alguns productes que es fan servir en la neteja dom¨¨stica contenen amon¨ªac, que t¨¦ car¨¤cter b¨¤sic. La Qu¨ªmica inclou en el grup dels ¨¤cids molts altres compostos, com l¡¯¨¤cid sulf¨²ric o l¡¯¨¤cid clorh¨ªdric, i en el grup de les bases compostos com l¡¯amon¨ªac o els hidr¨°xids c¨¤lcic o s¨°dic. 2. Teories que expliquen el comportament dels ¨¤cids i de les bases Teoria d¡¯Arrhenius Svante Arrhenius va definir els ¨¤cids (el 1884) com aquelles subst¨¤ncies que, en dissoluci¨® aquosa (¨¦s a dir, al barrejar-los amb aigua) , s¡¯ionitzen ( ¨¦s a dir, es separen en ions) per donar ions H + i les bases com aquelles subst¨¤ncies que, en dissoluci¨® aquosa, s'ionitzen (¨¦s a dir, es separen en ions) per donar ions OH - . 7
- 2. En les reaccions anteriors hi veiem com els ¨¤cids n¨ªtric i clorh¨ªdric s¡¯ionitzen en dissoluci¨® aquosa (esquerra) i com les bases, hidr¨°xid s¨°dic i hidr¨°xid de bari s¡¯ionitzen en dissoluci¨® aquosa (dreta). La teoria d'Arrhenius per¨° t¨¦ l'inconvenient que nom¨¦s ¨¦s aplicable a reaccions en dissoluci¨® aquosa, ¨¦s a dir, quan el dissolvent ¨¦s l¡¯aigua. Teoria de Br?nsted i Lowry . El 1932 Br?nsted i Lowry van proposar (de forma independent), una teoria m¨¦s ¨¤mplia que la de Arrhenius, que explicava el comportament dels ¨¤cids i de les bases i que era aplicable tamb¨¦ a reaccions en dissolucions no aquoses. La teoria de Br?nsted-Lowry, per la seva generalitat, ¨¦s usada ¨¤mpliament, tot i que actualment hi ha altres teories que amplien encara m¨¦s el concepte d'¨¤cid i base. Segons la teoria de Br?nsted i Lowry: ?cid ¨¦s tota subst¨¤ncia capa? de cedir H + Base ¨¦s tota subst¨¤ncia capa? d'acceptar H + 3. ?cids i bases forts i febles Segons la seva fortalesa o car¨¤cter ¨¤cid o b¨¤sic, classifiquem els ¨¤cids i les bases en forts i febles S¨®n ¨¤cids forts: l¡¯¨¤cid clorh¨ªdric, l¡¯¨¤cid sulf¨²ric i l¡¯¨¤cid n¨ªtric, entre altres. S¨®n bases fortes: l¡¯hidr¨°xid pot¨¤ssic, l¡¯hidr¨°xid s¨°dic, entre altres. 7
- 3. 4. Propietats dels ¨¤cids i de les bases El quadre seg¨¹ent ens mostra les propietats dels ¨¤cids i de les bases: Propietats dels ¨¤cids Propietats de les bases -Tenen sabor agre -Reaccionen amb alguns metalls desprenent hidrogen. - La seva reacci¨® sobre el marbre produeix di¨°xid de carboni. -Reaccionen amb les bases, perdent les seves propietats caracter¨ªstiques i produint sals. - En soluci¨® aquosa condueixen l¡¯electricitat. -Modifiquen el color de certes subst¨¤ncies, anomenades indicadors. Per exemple acoloreixen de vermell el paper indicador universal. - Tenen sabor amarg - Tenen tacte sabon¨®s - Dissolen olis i greixos - Reaccionen amb els ¨¤cids, perdent les seves propietats caracter¨ªstiques i produint sals. -En soluci¨® aquosa condueixen l¡¯electricitat. - Modifiquen el color de certes subst¨¤ncies, anomenades indicadors. Per exemple acoloreixen de blau el paper indicador universal 5. Noci¨® de pH El pH (que ¨¦s una abreviaci¨® de potencial d¡¯hidrogen i es pronuncia ¡°pehac¡±) d¡¯una subst¨¤ncia ¨¦s una magnitud que ens d¨®na el grau d¡¯acidesa o de basicitat d¡¯una soluci¨® aquosa. Aquesta magnitud es mesura sobre una escala anomenada escala de pH. Aquesta escala va del valor 0 al 14, i aquests valors ens indiquen el seg¨¹ent: Les subst¨¤ncies que tenen un pH entre 0 i 7 s¨®n des de molt ¨¤cides (pH = 0) a molt poc ¨¤cides (pH proper al 7). Les subst¨¤ncies que tenen un pH = 7 s¨®n subst¨¤ncies neutres ( no tenen propietats ni ¨¤cides ni b¨¤siques) Les subst¨¤ncies que tenen un pH entre 7 i 14 s¨®n des de molt poc b¨¤siques (pH una mica superior al 7) a molt b¨¤siques (pH proper al 14) Per tant, podem dir que una soluci¨® ¨¦s ¨¤cida si el seu pH ¨¦s inferior a 7, neutra si ¨¦s igual a 7 i b¨¤sica si ¨¦s superior a 7. 7
- 4. Font: www.quimicayalgomas.com Font: www.epa.gov ?s important que consultis l¡¯activitat d¡¯aprenentatge 1, de l¡¯apartat activitats d¡¯aprenentatge de l¡¯aula. 6. Indicadors Els indicadors s¨®n subst¨¤ncies que canvien de color en pres¨¨ncia d'¨¤cids o de bases. La taula seg¨¹ent recull els indicadors l¨ªquids m¨¦s usats al laboratori, el color que tenen en pres¨¨ncia d¡¯un ¨¤cid i el que tenen en pres¨¨ncia d¡¯una base: Indicador Color en pres¨¨ncia d'¨¤cid Color en pres¨¨ncia de base Violeta de metil Groc Violeta Taronja de metil Vermell Groc 7
- 5. Roig de metil Vermell Groc Blau de bromotimol Groc Blau Blau de timol Groc Blau Fenolftaleina Incolor Vermell Tornasol Vermell Blau Moltes fruites i verdures de colors blau i vermell s¨®n altament sensibles a la pres¨¨ncia d'¨¤cids i bases i aquesta propietat es manifesta amb un canvi de color. Hi ha un paper, anomenat paper Tornassol o paper indicador universal, que porta impregnats una s¨¨rie d¡¯indicadors i que, quan es mulla amb una gota de la dissoluci¨® que es vol investigar adquireix una tonalitat que ens indica el pH de la dissoluci¨®. El paper indicador agafa colors, des de f¨²csia pels ¨¤cids forts fins a blau fosc per a les bases fortes. El paper indicador universal porta una escala de colors que es corresponen a un valor natural del pH: 1, 2, etc. fins al 10, en la majoria de casos. El pH tamb¨¦ es pot mesurar de manera m¨¦s precisa amb un pHmetre, que ¨¦s un instrument que d¨®na un valor de pH molt prec¨ªs ja que en proporciona les d¨¨cimes. 7. Reacci¨® de neutralitzaci¨® Anomenem reacci¨® de neutralitzaci¨® a la reacci¨® d¡¯un ¨¤cid amb una base que d¨®na com a productes una sal i aigua. Per exemple: Reacci¨® de neutralitzaci¨® entre l'¨¤cid clorh¨ªdric i l'hidr¨°xid de sodi HCl + Na OH ¡ú Na Cl + H2O ¨¤cid + base ¡ú sal + aigua ¨¤cid hidr¨°xid clorur aigua clorh¨ªdric s¨°dic s¨°dic En la reacci¨® de neutralitzaci¨® les propietats ¨¤cides i b¨¤siques es compensen i s'obt¨¦ una sal i aigua, que s¨®n neutres. Per tant, un dels reactius ¨¦s ¨¤cid, l'altre ¨¦s b¨¤sic i els productes s¨®n neutres. 7
- 6. 8. Sals solubles i sals insolubles Com ja hem vist a l¡¯apartat anterior, la reacci¨® d¡¯un ¨¤cid amb una base d¨®na com a producte una sal. Les sals s¨®n compostos i¨°nics per¨°, malgrat aix¨°, moltes d'elles no s¨®n solubles en aigua El clorur s¨°dic NaCl o sal de cuina ¨¦s una sal soluble. En altres casos per¨°, si es barreja un ¨¤cid amb una base es pot obtenir una sal insoluble; aleshores diem que ha aparegut un precipitat (s¨°lid insoluble) i, per tant, que s¡¯ha produ?t una reacci¨® de precipitaci¨®. En la imatge pot apreciar-se un precipitat de Fe2(CO3)3, color marr¨®- ataronjat, format despr¨¦s de la reacci¨® de FeCl3 (ac) i Na2CO3 (ac). La reacci¨® ¨¦s la seg¨¹ent: Precipitats i equilibri de solubilitat Quan diem que una subst¨¤ncia ¨¦s insoluble en aigua, realment volem expressar que la seva solubilitat ¨¦s molt petita, ja que totes les subst¨¤ncies es dissolen (encara que la seva solubilitat sigui molt petita) fins que la dissoluci¨® es satura. Per tant, en el cas de sals poc solubles, una petita part es troba dissociada en els seus ions, mentre que la major part roman en estat s¨°lid, establint-se un equilibri din¨¤mic entre la part dissolta i la fase s¨°lida o precipitat. 7
- 7. Imatge esquerra: les sals solubles en aigua estan totalment dissociades en els seus ions. Imatge dreta: les sals considerades insolubles es dissocien en els seus ions en molt petita extensi¨®. Entre la fase dissolta (ions) i la fase s¨°lida (precipitat) s'estableix un equilibri din¨¤mic. Font: FisQuiWeb. http://web.educastur.princast.es/ (IES La Madalena. Avil¨¦s (Asturias))Traducci¨® i aportacions: Olga Anglada (IOC) 7