Àcids i Bases: Teories, pH, Hidròlisi i Valoracions Químiques

Teories d'Àcids i Bases

Teoria d'Arrhenius

Àcid: qualsevol substància neutra que en solució aquosa és capaç d'alliberar protons (H₃O⁺).

Base: tota substància que en solució aquosa allibera hidròxids (OH⁻).

Teoria de Brønsted-Lowry

Àcid: és tota espècie química capaç de cedir protons a una altra espècie química.

Base: és tota espècie química capaç de captar protons.

Concepte de Parell Conjugat Àcid-Base

El concepte de parell conjugat àcid-base es refereix a la transformació d'un àcid en la seva base conjugada quan cedeix un protó, i de manera inversa. Aquestes dues formes constitueixen un parell conjugat àcid-base. (Exemple: HCl (àcid) → Cl⁻ (base conjugada) + H⁺).

Hi ha substàncies anomenades amfòteres que poden actuar tant com a àcids com a bases.

Equilibri Iònic de l'Aigua i pH

L'aigua pot reaccionar amb si mateixa en un procés d'autoionització. La constant del producte iònic de l'aigua, Kw, es defineix com:

Kw = [H₃O⁺]·[OH⁻] = 10⁻¹⁴

Classificació de Dissolucions segons el pH

• Són àcides si pH < 7.
• Són neutres si pH = 7.
• Són bàsiques si pH > 7.

Indicadors de pH

Els indicadors de pH són compostos químics halocròmics que s'afegeixen en petites quantitats a una dissolució per determinar visualment el seu pH (acidesa o basicitat). El canvi de color s'anomena viratge.

Hidròlisi de Sals

La hidròlisi és la reacció d'una sal amb aigua. Una sal es forma per la reacció d'un àcid amb una base. L'equilibri intentarà restablir la forma original de la qual prové la sal. Aquesta regeneració ve determinada per la naturalesa de la sal (si prové d'un àcid fort o feble, i d'una base forta o feble).

Casos de Hidròlisi

• Cas 1: Àcid Fort (AF) + Base Forta (BF): Aquestes reaccions són dèbils perquè els ions provinents d'àcids i bases forts no tenen tendència a reaccionar amb l'aigua. Per tant, la dissolució resultant serà neutra.
• Cas 2: Àcid Feble (AFe) + Base Forta (BF): En aquesta reacció, l'ió provinent de l'àcid feble reaccionarà amb l'aigua (hidròlisi), i per tant, el pH resultant de la dissolució serà bàsic.
• Cas 3: Àcid Fort (AF) + Base Feble (BFe): En aquesta reacció, l'ió provinent de la base feble reaccionarà amb l'aigua (hidròlisi), i per tant, el pH resultant de la dissolució serà àcid.

Valoracions i Neutralitzacions

Materials per a Valoracions

• Bureta (per a la solució valorant)
• Pipeta aforada (per mesurar la mostra)
• Erlenmeyer (per barrejar la reacció)
• Indicador àcid-base
• Suport amb pinça (per fixar la bureta)

Procediment General de Valoració

1. S'omple la bureta amb la solució valorant (àcid o base d'una concentració coneguda).
2. S'elimina qualsevol bombolla d'aire i es registra el volum inicial.
3. Es mesura un volum precís de la solució problema (de concentració desconeguda) amb una pipeta aforada.
4. Es transfereix a un erlenmeyer i es poden afegir unes gotes d'aigua destil·lada per rentar les parets del recipient.
5. Es col·loquen 2-3 gotes d'un indicador àcid-base adequat per detectar el punt final.
6. S'afegeix el valorant gota a gota des de la bureta mentre es barreja contínuament.
7. Es continua fins que l'indicador canvia de color, indicant que s'ha assolit el punt d'equivalència.
8. Es registra el volum final de la bureta i es calcula el volum de reactiu gastat.