Idrolisi
L'interazione tra sali e molecole di acqua: l'idrolisi salina
Si può osservare sperimentalmente che sciogliendo in acqua un sale, in alcuni casi si ottengono soluzioni basiche, in altri soluzioni acide, in altri ancora soluzioni neutre.
I sali sono composti che in soluzione acquosa esistono dissociati nei loro ioni.
Tali ioni, se provenienti da acidi deboli o da basi deboli, reagiscono con le molecole dell'acqua, comportandosi da acidi o da basi di Bronsted più o meno forti.
L'interazione tra sali e acqua viene detta idròlisi.
Dato che un sale è il prodotto della reazione tra un acido e una base e dato che acidi e basi possono essere sia forti che deboli, si hanno quattro casi possibili:
Sali provenienti da acidi deboli e basi forti: idrolisi basica
È questo, per esempio, il caso dell'acetato di sodio CH3COONa che in acqua si dissocia nel seguente modo:
Lo ione Na+ non ha nessuna tendenza a reagire con l'acqua in quanto deriva da una base forte (NaOH). Lo ione CH3COO−, in quanto base coniugata dell'acido debole CH3COOH, reagirà con l'acqua secondo il seguente equilibrio:
La soluzione diventa basica (pH >7) per eccesso di ioni OH−.
Per il calcolo della [OH−] si ricorre alla seguente formula:
in cui:
Kw = prodotto ionico dell'acqua = 10-14
Ka = costante di ionizzazione dell'acido
Cs = concentrazione molare del sale
Sali provenienti da acidi forti e basi deboli: idrolisi acida
È questo, per esempio, il caso del cloruro di ammonio NH4Cl:
Lo ione Cl− non ha nessuna tendenza a reagire con l'acqua in quanto deriva da un acido forte (HCl).
Lo ione NH4+, in quanto acido coniugato della base debole NH3, reagirà con l'acqua secondo il seguente equilibrio:
La soluzione diventa acida (pH < 7) per eccesso di ioni H3O+.
Per il calcolo della [H3O+] si ricorre alla seguente formula:
in cui:
Kw = prodotto ionico dell'acqua = 10-14
Kb = costante di ionizzazione della base
Cs = concentrazione molare del sale
Sali provenienti da acidi forti e basi forti: nessuna idrolisi
È questo, per esempio, il caso del cloruro di sodio NaCl:
Lo ione Na+ non ha nessuna tendenza a reagire con l'acqua in quanto deriva da una base forte (NaOH); lo ione Cl− non ha nessuna tendenza a reagire con l'acqua in quanto deriva da un acido forte (HCl): nessuno dei due ioni reagisce con l'acqua e quindi non si ha idrolisi.
La soluzione rimane a pH = 7 (pH neutro).
Sali provenienti da acidi deboli e basi deboli
È questo, per esempio, il caso dell'acetato di ammonio CH3COONH4:
Entrambi gli ioni, reagiscono con l'acqua nel modo seguente:
Lo ione acetato CH3COO− tende a dare idrolisi basica, mentre lo ione ammonio NH4+ tende a dare idrolisi acida.
In questo specifico caso la soluzione risultante è neutra (pH = 7) in quanto Ka dell'acido acetico è uguale alla Kb dell'ammoniaca.
Ma questo è solo uno dei tre casi possibili; infatti se Ka è diverso da Kb, la soluzione risultante può essere acida oppure basica.
Per il calcolo della [H3O+] si ricorre alla seguente formula:
in cui Ka e Kb sono le costanti acide e basiche degli acidi e delle basi da cui il sale deriva (nel nostro esempio Ka è la costante acida di CH3COOH e Kb è la costante basica di NH3).
Dalla relazione precedente risulta che la concentrazione idrogenionica è indipendente dalla concentrazione del sale e che:
se Ka = Kb il pH = 7 e la soluzione è neutra
se Ka > Kb il pH < 7 e la soluzione è acida
se Ka < Kb il pH > 7 e la soluzione è basica
Esercizi sull'idrolisi
Li trovi al seguente link: esercizi sull'idrolisi.
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