Acidi e basi
Introduzione allo studio di acidi e basi. Teorie sugli acidi e le basi
Vuoi sapere che cosa sono gli acidi e le basi?
Vuoi conoscere la differenza tra un acido e una base?
Se si continua pure con la lettura dell'articolo perché non solo ci limiteremo a dirti che cosa sono gli acidi e cosa sono le basi ma ti spiegheremo anche la differenza tra un acido e una base.
Acidi e basi sono sostanze che incontriamo ogni giorno nella nostra vita quotidiana.
Molte sostanze acide fanno parte della composizione chimica di vari alimenti (es. limone, arance, kiwi, etc.) e di bevande (vino, birra, etc.) mentre diverse sostanze basiche fanno parte dei prodotti di pulizia per la casa (ammoniaca, bicarbonato, soda caustica, etc.).
Teorie sugli acidi e basi
Vi sono varie teorie che definiscono gli acidi e le basi; in questa sezione faremo un breve percorso storico dei vari avvicendamenti che hanno poi portato alla definizione conclusiva degli acidi e delle basi.
Per la chimica tradizionale gli acidi erano sostanza dal sapore aspro, in grado di reagire con molti metalli sviluppando idrogeno e con le basi formando sali e acqua.
Robert Boyle fu il primo studioso ad occuparsi dello studio degli acidi: egli notò che si trattava di sostanze in grado di cambiare il colore di alcune sostanze vegetali che oggi chiamiamo indicatori chimici.
Boyle si occupò anche dei cosiddetti alcali (dall'arabo "al-qalyi" = potassa), sostanze presenti nelle ceneri delle piante e che sciolte in acqua formavano soluzioni scivolose al tatto e di sapore amaro.
L'osservazione che l'attività degli alcali neutralizzava quelle degli acidi con formazione di sostanze cui fu dato il nome di sali suggerì di chiamare queste sostanze basi perché considerate appunto le basi di partenza per la preparazione dei sali.
Cento anni dopo Boyle, nel 1787 Antoine-Laurent Lavoisier avanzò una prima ipotesi sulla composizione chimica degli acidi, considerandoli composti dell'ossigeno.
Nel 1811, invece, Humphry Davy dimostrò che è l'idrogeno, e non l'ossigeno, l'elemento sempre presente nelle molecole degli acidi.
Questa idea fu ripresa e sviluppata da Svante August Arrhenius e nel 1887 nacque la prima teoria su acidi e basi (teoria di Arrhenius). Secondo tale teoria un acido è una sostanza che il soluzione acquosa è in grado di liberare ioni H+ (ioni idrogeno) mentre una base è una sostanza che in soluzione acquosa è in grado di liberare ioni OH− (ioni idrossido o ioni ossidrile).
Se una sostanza libera un solo ione H+ si dice che è monoprotico, se dà più di uno ione H+ si dice che è poliprotico. Ad esempio, l'acido acetico CH3COOH è monoprotico.
CH3COOH ⇄ CH3COO−(aq) + H+(aq)
Allo stesso modo una base che libera un solo ione OH− è detta monoacida (come ad esempio NaOH), se ne libera due o più di due è detta poliacida (i termini monoacida e poliacida non sono errori, si dice proprio così!*).
NaOH → Na+(aq) + OH−(aq)
Questa teoria dominò incontrastata per più di trenta anni ma aveva un punto debole: la sua applicabilità era limitata alle soluzioni acquose.
C'era bisogno di una teoria più generale: nel 1922 il chimico danese Johannes Bronsted e l'inglese Thomas M. Lowry, indipendentemente l'uno dall'altro, proposero una nuova definizione di acido e base non più limitata alle soluzioni acquose (teoria di Bronsted e Lowry). Secondo tale teoria un acido è una sostanza capace di donare ioni H+ (protoni) mentre una base è una sostanza capace di accettare ioni H+ (protoni).
In base a questa teoria un acido si manifesta tale solo se è presente una base che possa accettarne il protone. È pertanto più corretto parlare di sistemi acido-base piuttosto che di acidi e di basi singolarmente.
La reazione tra NH3 e H2O è una reazione acido-base in cui l'ammoniaca NH3 si comporta da base e l'acqua si comporta da acido:
Un'ulteriore estensione dei concetti di acido e base fu realizzata nel 1923 dal chimico statunitense Gilbert N. Lewis (teoria di Lewis). Secondo Lewis un acido è qualsiasi sostanza in grado di accettare una coppia di elettroni mentre una base è qualsiasi sostanza in grado di cedere una coppia di elettroni non condivisi.
Con la sua teoria le classi degli acidi e delle basi si ampliano in maniera considerevole e ne entrano a fare parte sostanze che non avremmo considerato tali né con la teoria di Arrhenius né con la teoria di Bronsted e Lowry.
* si dice base monoacida un base che in soluzione acquosa si dissocia fornendo un solo gruppo ossidrile (OH−) che può sostituire un atomo di idrogeno di un acido.
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