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La direzione di una reazione acido-base

Marco mi chiede di spiegare come sia possibile prevedere la direzione di una reazione acido-base e di fare un esempio.
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Marco ha scritto: Gentile Professoressa, grazie della recente risposta che mi ha dato; se posso avrei ancora bisogno di lei. Dovrei spiegare come sia possibile prevedere la direzione di una reazione acido-base e fare un esempio. Mi può aiutare? Grazie mille.   Ecco l’aiuto: In una reazione acido-base di Brønsted, la direzione dell’equilibrio è determinata dalla forza relativa degli acidi e delle basi delle due coppie acido-base coniugate e porta all’accumulo dell’acido e della base più deboli. In altre parole, l’acido più forte reagisce con la base più forte per dare l’acido e la base più deboli; l'equilibrio della reazione è sempre spostato dalla parte delle specie più deboli. Nel caso, per esempio, della reazione tra l’acido acetico, CH3COOH, e lo ione idrossido, possiamo scrivere il seguente equilibrio

CH3COOH(aq)  + OH- (aq)  =  CH3COO- (aq) +  H2O(l)

Le due coppie acido-base coniugate sono CH3COOH / CH3COO-e H2O / OH-; i due acidi in competizione sono l’acido acetico e l’acqua, mentre le due basi sono lo ione idrossido e lo ione acetato. Tenendo presente che per una coppia acido-base coniugata vale la relazione Ka×Kb = Kw, per stabilire la direzione dell’equilibrio basta quindi confrontare la forza dell’acido acetico (Ka = 1,8×10-5) con quella dell’acqua (Ka = 1,8×10-16). La reazione porta quindi alla formazione dello ione acetato, base più debole dello ione idrossido, e dell’acqua, acido più debole dell’acido acetico. È anche possibile stabilire quanto l’equilibrio sia spostato verso destra. Si può infatti dimostrare che la costante di equilibrio, Kc, di una reazione acido-base è direttamente proporzionale al prodotto della costante di dissociazione acida e della costante di dissociazione basica dei reagenti; la relazione che lega le tre costanti è, infatti,

Kc = Ka×Kb / Kw   

La costante di equilibrio della reazione tra l’acido acetico (Ka = 1,8×10-5) e lo ione idrossido (Kb OH- = Kw/Ka H2O = 10-14/1,8×10-16), per esempio, risulta  

Kc = 1,8×10-5× (10-14/1,8×10-16) / 10-14 = 1,0×1011

Il valore della costante di equilibrio è elevato, per cui l’equilibrio risulta completamente spostato verso i prodotti. Trattando l’acido acetico con lo ione idrossido è quindi possibile ottenere l’anione acetato in maniera quantitativa. Nel caso, invece, facessimo reagire lo ione acetato con l’acqua, i prodotti prevedibili sarebbero acido acetico e ione idrossido; reagenti e prodotti sarebbero scambiati rispetto all’esempio precedente, ma si giungerebbe a conclusioni in accordo con le precedenti. L’equilibrio risulterebbe infatti spostato verso l’acido e la base più deboli, quindi lo ione acetato e l’acqua, cioè i reagenti, e la costante di equilibrio risulterebbe molto piccola (1,0×10-11), per cui l’equilibrio sarebbe del tutto spostato verso i reagenti, cioè verso lo ione acetato e l’acqua.      ×

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