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La forza degli acidi e delle basi

forza degli acidi e delle basi pharmaceuticalchemistry.altervista.org

Gli acidi e le basi sono elettroliti, in quanto in acqua danno luogo ad ioni, e possono essere elettroliti forti o deboli, a seconda che si dissocino molto o poco. Poiché nella loro dissociazione liberano rispettivamente ioni H+ e OH-, misurando la loro forza come elettroliti misuriamo anche la loro forza come acidi o basi. Infatti un acido, o una base, è forte se in acqua dissocia un’alta percentuale delle sue molecole ovvero se l’equilibrio della sua reazione di dissociazione è completamente spostato a destra e quindi il valore della costante di equilibrio è alto. Viceversa un acido, o una base, è debole se in acqua dissocia poche molecole ovvero se l’equilibrio di dissociazione è spostato a sinistra ed ha una costante bassa. Vediamo adesso se è possibile trarre qualche conclusione sulla forza di un composto acido o basico dall’analisi della sua formula chimica. 
FPartiamo dagli acidi ternari, cominciando col prenderne in esame tre, di formula simile, appartenenti a tre elementi del settimo gruppo: H−O−Cl, H−O−Br e H−O−I. La loro forza è determinata dall’elettronegatività del non metallo: tanto più fortemente quest’elemento attirerà gli elettroni di legame con l’ossigeno, tanto più l’ossigeno stesso scaricherà la sua tendenza attrattiva sul legame H−O indebolendolo e rendendo così la sostanza facilmente dissociabile.

Consideriamo adesso i quattro acidi ternari del cloro: HClO; HClO2; HClO3 e HClO4;

In questi quattro acidi legato al gruppo OH vi è sempre il cloro, il quale però lega a sua volta un numero differente di atomi di ossigeno non protonati, cioè non legati direttamente con atomi di idrogeno. Gli atomi d’ossigeno non protonati attirano gli elettroni dei legami col cloro, provocando una diminuzione della densità di carica elettrica su quest’elemento, il quale si rifà, attirando con maggior forza gli elettroni che lo legano all’ossigeno del gruppo OH. A sua volta l’ossigeno del gruppo OH finisce per scaricare tutta la propria forza attrattiva sul legame con l’idrogeno, che diventa molto polarizzato e s’indebolisce, rendendo l’acido più forte.
Riassumendo possiamo dire che: la forza degli acidi ternari aumenta all’aumentare dell’elettronegatività del non metallo e del numero di atomi di ossigeno non protonati che si legano ad esso. La forza degli acidi pertanto diminuisce nell’ordine seguente:

HClO>HBrO>HIO

HClO4> HClO3>HClO2> HClO
FNegli acidi binari invece la situazione può essere riassunta in questa maniera: la forza degli acidi binari aumenta spostandosi da sinistra a destra lungo un periodo e scendendo lungo un gruppo. Per ciò che riguarda gli elementi del settimo gruppo, la forza degli acidi aumenta pertanto nel modo seguente:

HI>HBr>HCl>HF

Ciò è determinato dal fatto che per gli elementi più in alto nel gruppo entra in azione il legame idrogeno, che stabilizza la molecola, rendendo più difficile la cessione del protone. 
Occupiamoci infine degli idrossidi, le basi più diffuse, e le uniche di cui ci occuperemo specificatamente. Al diminuire dell’elettronegatività del metallo, aumenta la tendenza a cedere all’ossigeno gli elettroni del legame M−OH; da ciò deriva che il composto si dissocerà più facilmente secondo la reazione M−O−H     M+ + O−H– e sarà dunque una base più forte. Ricordando come varia l’elettronegatività all’interno della tabella periodica, possiamo riassumere dicendo che: la forza degli idrossidi come basi aumenta scendendo lungo un gruppo, mentre diminuisce spostandosi da sinistra verso destra in un periodo. Nel primo gruppo quindi la forza basica degli idrossidi aumenta come segue:

KOH>NaOH>LiOH

Gli acidi e le basi sono elettroliti, in quanto in acqua danno luogo ad ioni, e possono essere elettroliti forti o deboli, a seconda che si dissocino molto o poco. Poiché nella loro dissociazione liberano rispettivamente ioni H+ e OH-, misurando la loro forza come elettroliti misuriamo anche la loro forza come acidi o basi. Infatti un acido, o una base, è forte se in acqua dissocia un’alta percentuale delle sue molecole ovvero se l’equilibrio della sua reazione di dissociazione è completamente spostato a destra e quindi il valore della costante di equilibrio è alto. Viceversa un acido, o una base, è debole se in acqua dissocia poche molecole ovvero se l’equilibrio di dissociazione è spostato a sinistra ed ha una costante bassa. Vediamo adesso se è possibile trarre qualche conclusione sulla forza di un composto acido o basico dall’analisi della sua formula chimica. 
FPartiamo dagli acidi ternari, cominciando col prenderne in esame tre, di formula simile, appartenenti a tre elementi del settimo gruppo: H−O−Cl, H−O−Br e H−O−I. La loro forza è determinata dall’elettronegatività del non metallo: tanto più fortemente quest’elemento attirerà gli elettroni di legame con l’ossigeno, tanto più l’ossigeno stesso scaricherà la sua tendenza attrattiva sul legame H−O indebolendolo e rendendo così la sostanza facilmente dissociabile.

Consideriamo adesso i quattro acidi ternari del cloro: HClO; HClO2; HClO3 e HClO4;

In questi quattro acidi legato al gruppo OH vi è sempre il cloro, il quale però lega a sua volta un numero differente di atomi di ossigeno non protonati, cioè non legati direttamente con atomi di idrogeno. Gli atomi d’ossigeno non protonati attirano gli elettroni dei legami col cloro, provocando una diminuzione della densità di carica elettrica su quest’elemento, il quale si rifà, attirando con maggior forza gli elettroni che lo legano all’ossigeno del gruppo OH. A sua volta l’ossigeno del gruppo OH finisce per scaricare tutta la propria forza attrattiva sul legame con l’idrogeno, che diventa molto polarizzato e s’indebolisce, rendendo l’acido più forte.
Riassumendo possiamo dire che: la forza degli acidi ternari aumenta all’aumentare dell’elettronegatività del non metallo e del numero di atomi di ossigeno non protonati che si legano ad esso. La forza degli acidi pertanto diminuisce nell’ordine seguente:

HClO>HBrO>HIO

HClO4> HClO3>HClO2> HClO
FNegli acidi binari invece la situazione può essere riassunta in questa maniera: la forza degli acidi binari aumenta spostandosi da sinistra a destra lungo un periodo e scendendo lungo un gruppo. Per ciò che riguarda gli elementi del settimo gruppo, la forza degli acidi aumenta pertanto nel modo seguente:

HI>HBr>HCl>HF

Ciò è determinato dal fatto che per gli elementi più in alto nel gruppo entra in azione il legame idrogeno, che stabilizza la molecola, rendendo più difficile la cessione del protone. 
Occupiamoci infine degli idrossidi, le basi più diffuse, e le uniche di cui ci occuperemo specificatamente. Al diminuire dell’elettronegatività del metallo, aumenta la tendenza a cedere all’ossigeno gli elettroni del legame M−OH; da ciò deriva che il composto si dissocerà più facilmente secondo la reazione M−O−H     M+ + O−H– e sarà dunque una base più forte. Ricordando come varia l’elettronegatività all’interno della tabella periodica, possiamo riassumere dicendo che: la forza degli idrossidi come basi aumenta scendendo lungo un gruppo, mentre diminuisce spostandosi da sinistra verso destra in un periodo. Nel primo gruppo quindi la forza basica degli idrossidi aumenta come segue:

KOH>NaOH>LiOH