Che cosa sono gli acidi e le basi?
Nell'acqua pura a 25 °C solo circa due molecole su un miliardo si sono scisse in ioni. È da questa piccolissima quantità che comincia lo studio di acidi e basi.
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L'aceto, il succo di limone e l'acido dello stomaco hanno un sapore o un'azione aspra e pungente. Sapone, bicarbonato di sodio e detergente per forni sono scivolosi al tatto e amari. Le sostanze venivano già suddivise in queste due famiglie molto prima che si conoscessero gli atomi. Nel 1680 Robert Boyle descrisse gli acidi come soluzioni che sciolgono molte sostanze, cambiano il colore di alcuni coloranti naturali e perdono queste proprietà quando incontrano un alcali. I chimici del diciottesimo secolo aggiunsero che gli acidi reagiscono con il calcare liberando un gas, oggi noto come anidride carbonica, e che acidi e alcali insieme producono sostanze neutre.
Dall'idrogeno allo ione idronio
Nel 1815 Humphry Davy dimostrò che l'ingrediente essenziale degli acidi è l'idrogeno, non l'ossigeno. Nel 1884 Svante Arrhenius formulò la prima definizione moderna: un acido è un composto che, sciogliendosi in acqua, libera ioni idrogeno; una base è un composto che, sciogliendosi in acqua, libera ioni idrossido, OH⁻. Uno ione idrogeno isolato è semplicemente un protone e in acqua non resta mai isolato. Si lega a una molecola d'acqua formando lo ione idronio, H₃O⁺. Quando il cloruro di idrogeno gassoso si scioglie, la soluzione, detta acido cloridrico, contiene moltissimi ioni H₃O⁺ e Cl⁻.
Gli acidi cedono protoni, le basi li accettano
Nel 1923 Johannes Brønsted e Thomas Lowry proposero un'idea più generale, tuttora usata dai chimici. Un acido è un donatore di protoni e una base è un accettore di protoni: una reazione acido-base è semplicemente il passaggio di un protone dall'uno all'altra. Quando il fluoruro di idrogeno si scioglie, HF cede un protone a H₂O formando H₃O⁺ e F⁻. Quando si scioglie l'ammoniaca, NH₃ accetta un protone da H₂O formando NH₄⁺ e OH⁻. L'acqua agisce da base nella prima reazione e da acido nella seconda. Le sostanze capaci di entrambi i comportamenti si chiamano anfiprotiche.
Dopo che un acido ha ceduto un protone, ciò che rimane può riacquistarlo: è quindi una base. I chimici la chiamano base coniugata dell'acido. F⁻ è la base coniugata di HF e Cl⁻ quella di HCl. Viceversa, NH₄⁺ è l'acido coniugato dell'ammoniaca. Ogni reazione di Brønsted-Lowry comprende due di queste coppie: ciascuna collega un acido alla sua base coniugata attraverso la freccia di reazione.
L'acqua reagisce con sé stessa
Essendo anfiprotica, l'acqua permette a due sue molecole di scambiarsi un protone: H₂O + H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻. Questa autoionizzazione avviene in misura molto limitata. A 25 °C sono ionizzate circa due molecole d'acqua su un miliardo: in ogni litro si hanno 1.0 × 10⁻⁷ mol di H₃O⁺ e la stessa quantità di OH⁻. Il loro prodotto, detto prodotto ionico dell'acqua, è Kw = [H₃O⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴. Aggiungendo un acido, [H₃O⁺] aumenta e [OH⁻] diminuisce, mantenendo sempre il prodotto uguale a Kw. Questa sola equazione è alla base dell'intera scala del pH della prossima unità.
- 1680: Boyle elenca le proprietà degli acidi
- 1815: Davy: l'idrogeno è essenziale per gli acidi
- 1884: Arrhenius: in acqua gli acidi liberano H⁺, le basi OH⁻
- 1923: Brønsted e Lowry: donatori e accettori di protoni
- Secondo la definizione di Brønsted-Lowry, un acido è…
- Un donatore di protoni
- Un accettore di protoni
- Un donatore di elettroni
- Un sale qualsiasi
- Qual è la formula dello ione idronio?
- H₃O⁺
- OH⁻
- H₂O₂
- H⁻
- Qual è la base coniugata di HF?
- F⁻
- H₃O⁺
- HF₂
- OH⁻
- Quando NH₃ si scioglie in acqua, quale ione rende basica la soluzione?
- OH⁻
- H₃O⁺
- Cl⁻
- Na⁺
- Una sostanza che può comportarsi sia da acido sia da base si chiama…
- Anfiprotica
- Neutra
- Coniugata
- Insolubile
- In quale anno Arrhenius definì acidi e basi?
- Quanto vale Kw a 25 °C?
- 1.0 × 10⁻¹⁴
- 1.0 × 10⁻⁷
- 7
- 14
- Bilancia Mg + HCl → MgCl₂ + H₂. Qual è il coefficiente di HCl?
- Quale gas si forma quando un acido reagisce con il calcare (CaCO₃)?
- Anidride carbonica
- Idrogeno
- Ossigeno
- Cloro
- Nell'acqua pura a 25 °C, quanto vale [OH⁻] in mol/L?
- 1.0 × 10⁻⁷
- 1.0 × 10⁻¹⁴
- 0
- 1.0
- Arrhenius (1884): in acqua gli acidi liberano H⁺ e le basi OH⁻. Brønsted-Lowry (1923): gli acidi cedono protoni e le basi li accettano.
- In acqua H⁺ diventa H₃O⁺; un acido privato di H⁺ è la sua base coniugata.
- L'acqua si autoionizza in piccola misura: Kw = [H₃O⁺][OH⁻] = 1.0 × 10⁻¹⁴ a 25 °C.
Fonti di questo corso (10)
- OpenStax Chemistry 2e (openstax.org/books/chemistry-2e): 4.2 neutralization and antacids (stomach roughly 0.03 M HCl, milk of magnesia Mg(OH)2, Al(OH)3)
- 14.1 Brønsted-Lowry acids and bases (Boyle 1680, Davy 1815, Arrhenius 1884, Brønsted and Lowry 1923, autoionization about two in a billion molecules, Kw = 1.0 × 10⁻¹⁴ at 25 °C, about 5.6 × 10⁻¹³ at 100 °C)
- 14.2 pH and pOH (pH = −log[H3O+], stomach acid 1.2 × 10⁻³ M gives 2.92, vinegar about 4 × 10⁻³ M gives 2.4, blood 7.3, KOH 0.0125 M gives 12.10, neutral pH 6.31 at 80 °C, rainwater 5 to 6, acid rain below 5, pH meter resolution 0.001, Figure 14.2: 1 M HCl 0, gastric juice about 1.5, lime juice about 2, wine about 3.5, coffee about 5, milk of magnesia about 10.5)
- 14.3 relative strengths (six strong acids and six strong bases, Ka, percent ionization, 0.100 M acetic acid 1.3%)
- 14.6 buffers (normal blood pH about 7.4)
- 14.7 titrations (25.00 mL of 0.100 M HCl or acetic acid with 0.100 M NaOH, Table 14.2, equivalence pH 7.00 and 8.72, half-equivalence pH = pKa, Ka acetic acid 1.8 × 10⁻⁵, methyl orange Ka 4.0 × 10⁻⁴ red HIn and yellow In⁻, interval about pKa ± 1, phenolphthalein colourless below pH 8.3)
- LibreTexts Acid-Base Indicators (litmus about 5 to 8, methyl orange 3.1 to 4.4, phenolphthalein 8.3 to 10.0; chem.libretexts.org) and bromothymol blue 6.0 to 7.6 yellow to blue (Prairie South indicator table via LibreTexts Chemistry 30)
- PubChem acetic acid pKa 4.76 at 25 °C, sodium bicarbonate 0.1 M pH 8.3, ammonia 0.1 N pH 11.1, sodium hydroxide (pubchem.ncbi.nlm.nih.gov)
- NOAA Ocean acidification (noaa.gov: surface ocean pH has fallen by 0.1 since the industrial revolution, about a 30 percent increase in acidity)
- IUPAC CIAAW abridged standard atomic weights.
Consultato il: 2026-10-17