L' idrolisi acida avviene quando è presente in soluzione un sale proveniente da acido forte e base debole come ad esempio NH4Cl.
L'idrolisi basica avviene quando è presente in soluzione un sale proveniente da acido debole e base forte come ad esempio CH3COONa
Le proprietà acide e basiche delle soluzioni acquose dipendono dalla concentrazione degli ioni [H+] e degli ioni [OH–]. L'acqua, ovvero il solvente presente nelle soluzioni acquose, si dissocia secondo l'equilibrio:
H2O(l) ⇄ H+(aq) + OH–(aq)
Pertanto l'acqua pura è neutra in quanto [H+] = [OH–] ovvero pH = 7
L' equilibrio di dissociazione dell'acqua è regolato dalla costante Kw la cui espressione è:
Kw = [H+] [OH–]
che alla temperatura di 25°C assume il valore di 1.00 · 10-14.
Quando la concentrazione degli ioni H+ è maggiore rispetto a quella degli ioni OH– la soluzione è acida e il pH è minore di 7. Soluzioni di acidi forti come HCl o di acidi deboli come HF, anche se poco concentrati, hanno un pH minore di 7. Quando la concentrazione degli ioni OH– è maggiore rispetto a quella degli ioni H+ la soluzione è basica e il pH è maggiore di 7. . Soluzioni di basi forti come NaOH e di basi deboli come NH3, anche se poco concentrate, hanno un pH maggiore di 7.
Se la soluzione contiene un sale essa può essere neutra, acida o basica. Ad esempio la presenza di NaBr non influenza il pH della soluzione che pertanto risulta neutra. Viceversa se la soluzione contiene NaNO2 essa risulta basica mentre se contiene NH4Cl risulta acida.
Per poter prevedere l'effetto di un sale sul pH di una soluzione si deve considerare il comportamento degli ioni derivanti dalla dissoluzione dell'elettrolita.
Proprietà acido-base di alcuni ioni in soluzione
anioni neutri: Cl–, Br–, I–, NO3–, ClO4–, SO42-
anioni basici: CH3COO–, F–, CO32-, S2-, PO43-, CN–, NO2–, HCO3–, HS–, HPO42-
anioni acidi: HSO4–, H2PO4–
cationi neutri: Li+, K+, Na+, Ca2+, Ba2+
cationi basici: nessuno
cationi acidi: Mg2+, Al3+, NH4+, ioni di metalli di transizione
L'idrolisi dei sali può essere visualizzata considerando 1) la dissoluzione del sale; 2) la reazione di idrolisi del catione o dell'anione con l'acqua.
Consideriamo ad esempio il caso di NaF: esso è un elettrolita forte che si dissocia completamente nei suoi ioni:
NaF → Na+ + F–
Consideriamo quali possono essere le reazioni del catione e dell'anione con l'acqua: se Na+ reagisse conlo ione OH– prodotto dalla dissociazione dell'acqua si avrebbe: Na+ + OH– → NaOH. Tuttavia NaOH è una base forte completamente dissociata e quindi tale reazione non può aver luogo. Lo ione F– invece reagisce con l'acqua secondo l'equilibrio:
F– + H2O ⇄ HF + OH–
con ottenimento di HF che è un acido debole e OH– che conferisce basicità alla soluzione. Pertanto NaF è un sale che dà un'idrolisi basica ovvero le soluzioni contenenti NaF hanno un pH maggiore di 7 e sono basiche.
Esempio
Consideriamo ora il caso di NH4Cl che si dissocia nei suoi ioni:
NH4Cl → NH4+ + Cl–
Lo ione cloruro non può diventare HCl che è un acido forte e come tale completamente dissociato mentre lo ione ammonio reagisce con l'acqua secondo l'equilibrio:
NH4+ + H2O ⇄ NH3 + H3O+
con ottenimento di NH3 che è una base debole e di H3O+ che conferisce acidità alla soluzione. Pertanto NH4Cl è un sale che dà un'idrolisi acida ovvero soluzioni contenenti NH4Cl hanno un pH minore di 7 e sono acide.
Per poter prevedere l'effetto sul pH di un sale possiamo applicare, senza fare troppi ragionamenti, la seguente regola: sali derivanti da acido forte e da base forte sono neutri; sali derivanti da acido debole e da base forte sono basici; sali derivanti da acido forte e base debole sono acidi.
Infatti nei casi esaminati NaBr è neutro perché può essere considerato derivante da base forte ( NaOH) e da acido forte (HBr).
Nel caso di NaF esso dà idrolisi basica perché può essere considerato derivante da base forte (NaOH) e da acido debole (HF).
Per NH4Cl esso dà idrolisi acida perché può essere considerato derivante da base debole (NH3) e da acido forte (HCl).
