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Forza degli acidi e basi coniugate

  |   Chimica, Chimica Generale

Esiste una correlazione tra la forza di un acido o di una base e la forza degli acidi e basi coniugate.

Secondo la teoria di Brønsted-Lowry un acido è un donatore di protoni e una base è un accettore di protoni.

In ogni equilibrio acido base vi è una specie che agisce da acido e una che si comporta da base.

Ad esempio per l’equilibrio di dissociazione di un acido debole HA:
HA + H2O ⇄ A + H3O+

Si ha che l’acido HA reagisce con la base H2O per dare A, base coniugata di HA e H3O+ che è la base coniugata di H2O

Analogamente per lequilibrio di dissociazione della base BOH:

B + H2O ⇄ BH+ + OH

Si ha che la base B reagisce con l’acido H2O per dare BH+, acido coniugato di B e OH base coniugata di H2O

Derivazione matematica

La forza di un acido o di una base è data nella sua costante di dissociazione, Ka o Kb, che è correlata alla ionizzazione della specie.

L’espressione della Ka per l’equilibrio di dissociazione dell’acido

HA + H2O ⇄ A + H3O+ (1)

è:
Ka = [A][ H3O+]/[HA]

L’equilibrio di idrolisi della base coniugata A è:
A + H2O ⇄ HA + OH (2)

L’espressione della Kb è:

Kb = [HA][OH]/[A]

Sommando la (1) e la (2) e semplificando si ha:

2 H2O ⇄ OH + H3O+

La costante di equilibrio relativa a quest’ultimo equilibrio vale:
Kw = Ka · Kb

Ciò implica che Ka e Kb sono inversamente proporzionali pertanto quanto più è forte un acido tanto più debole è la sua base coniugata. Analogamente quanto più è forte una base tanto più è debole il suo acido coniugato. Il valore di Kw a 25°C vale 1.0 · 10-14

Esempi

L’acido iodico HIO3 ha una costante di dissociazione pari a 1.6 · 10-1 ed è quindi un acido abbastanza forte.

La sua base coniugata IO3 è molto debole e la costante Kb vale 1.0 · 10-14/1.6 · 10-1 = 6.3 · 10-14.

L’acido iodoso HIO è un acido molto debole e la sua costante di dissociazione è 2.0 · 10-11. La sua base coniugata IO è invece piuttosto forte avendo una Kb pari a 1.0 · 10-14/2.0 · 10-11 = 5.0 · 10-4.

In definitiva la forza degli acidi e basi coniugate può essere prevista conoscendo la costante di dissociazione della base e dell’acido