Chimica: Soluzioni e Acido-Base

Cos'è una soluzione?

Una miscela omogenea formata da un solvente (presente in quantità maggiore, spesso l'acqua) e uno o più soluti (le sostanze disciolte), in cui le particelle sono distribuite uniformemente a livello molecolare o ionico

Perché i composti ionici si sciolgono in acqua?

Perché le molecole d'acqua, essendo polari, circondano e stabilizzano gli ioni (idratazione), separandoli dal reticolo cristallino. Es. NaCl → Na⁺ + Cl⁻

Perché i composti non polari non si sciolgono in acqua?

Perché l'acqua è polare e non riesce a interagire con molecole apolari: vale il principio "il simile scioglie il simile". Es. oli e grassi non si sciolgono in acqua

Qual è la differenza tra dissoluzione e ionizzazione?

Nella dissoluzione un composto ionico si dissocia in ioni già preesistenti (es. NaCl → Na⁺ + Cl⁻); nella ionizzazione un composto covalente polare reagisce con l'acqua formando ioni nuovi (es. HCl → H⁺ + Cl⁻)

Cos'è la molarità (M) e come si calcola?

È la concentrazione espressa come moli di soluto per litro di soluzione: M = n / V (mol/L). Es. sciogliendo 58,5 g di NaCl (M = 58,5 g/mol) in 1 L di soluzione → concentrazione 1 M

Qual è la differenza tra molarità e molalità?

La molarità si riferisce al volume di soluzione (mol/L); la molalità si riferisce alla massa del solvente (mol/kg di solvente). La molalità non cambia con la temperatura, la molarità sì

Cos'è la percentuale in massa (% p/p) e come si calcola?

Grammi di soluto per 100 g di soluzione: % = (massa soluto / massa soluzione) × 100

Cosa sono le proprietà colligative e da cosa dipendono?

Proprietà delle soluzioni che dipendono solo dal numero di particelle di soluto disciolte, non dalla loro natura chimica. Includono abbassamento della pressione di vapore, innalzamento del punto di ebollizione, abbassamento del punto di fusione e pressione osmotica

Perché l'acqua salata bolle a temperatura più alta dell'acqua pura?

Per l'innalzamento ebullioscopico: il soluto (NaCl) riduce la tendenza delle molecole d'acqua a evaporare, quindi serve più energia (temperatura più alta) per far bollire la soluzione

Perché il sale sparso sulle strade ghiacciate fa sciogliere il ghiaccio?

Per l'abbassamento crioscopico: il soluto abbassa il punto di congelamento dell'acqua, che quindi rimane liquida a temperature inferiori a 0°C

Cos'è la pressione osmotica e perché è importante in fisiologia?

È la pressione necessaria per fermare il passaggio del solvente attraverso una membrana semipermeabile da una soluzione diluita a una concentrata (osmosi). È fondamentale per il trasporto d'acqua nelle cellule e per mantenere il volume cellulare

Cosa afferma la teoria di Arrhenius per acidi e basi?

Un acido è una sostanza che in acqua libera ioni H⁺; una base è una sostanza che in acqua libera ioni OH⁻. Limite: vale solo in soluzione acquosa

Cosa afferma la teoria di Brønsted-Lowry per acidi e basi?

Un acido è un donatore di protoni (H⁺); una base è un accettore di protoni. È più generale di Arrhenius e si applica anche a solventi non acquosi

Cosa afferma la teoria di Lewis per acidi e basi?

Un acido è un accettore di coppia di elettroni; una base è un donatore di coppia di elettroni. È la teoria più generale e include reazioni senza trasferimento di H⁺

Qual è la teoria più usata al test e perché?

La teoria di Brønsted-Lowry: acido = dona H⁺, base = accetta H⁺. È sufficientemente generale da coprire la maggior parte dei casi e più intuitiva della teoria di Lewis

Cos'è la base coniugata di un acido secondo Brønsted-Lowry?

Quando un acido cede H⁺ diventa la sua base coniugata. Es. HCl cede H⁺ e diventa Cl⁻ (base coniugata dell'acido cloridrico)

Qual è la differenza tra acidi forti e acidi deboli in termini di dissociazione?

I primi si dissociano completamente in acqua (100% di ioni H⁺ liberati); i secondi si dissociano solo parzialmente, instaurando un equilibrio tra la forma dissociata e quella non dissociata

Quali sono i sei acidi forti da memorizzare?

HCl (cloridrico), HNO₃ (nitrico), H₂SO₄ (solforico), HBr (bromidrico), HI (iodidrico) e HClO₄ (perclorico)

Quali sono esempi di acidi deboli?

CH₃COOH (acido acetico), H₂CO₃ (acido carbonico), H₃PO₄ (acido fosforico) e HF (acido fluoridrico)

Quali sono esempi di basi forti e basi deboli?

Le basi forti sono gli idrossidi dei metalli alcalini e alcalino-terrosi (NaOH, KOH, Ca(OH)₂); le basi deboli si dissociano parzialmente (es. NH₃, ammine organiche)

Come si definisce il pH e qual è la sua formula?

Il pH misura l'acidità o basicità di una soluzione: pH = −log[H⁺], dove [H⁺] è la concentrazione degli ioni H⁺ in mol/L

Cosa significa che la scala del pH è logaritmica?

Che una variazione di 1 unità di pH corrisponde a una variazione di 10 volte nella concentrazione di H⁺. Es. una soluzione a pH 3 ha una concentrazione di H⁺ 10 volte maggiore di una a pH 4 e 100 volte maggiore di una a pH 5

Come si interpreta il valore del pH?

pH < 7 → soluzione acida ([H⁺] > [OH⁻]); pH = 7 → soluzione neutra (acqua pura a 25°C); pH > 7 → soluzione basica ([OH⁻] > [H⁺])

Qual è la relazione tra pH e pOH a 25°C?

pH + pOH = 14. Quindi se si conosce uno si ricava l'altro

Come si calcola il pH di una soluzione di acido forte 0,01 M?

Per un acido forte la dissociazione è completa: [H⁺] = 0,01 = 10⁻² → pH = −log(10⁻²) = 2

Come si calcola il pH di una soluzione di base forte 0,01 M?

[OH⁻] = 0,01 = 10⁻² → pOH = 2 → pH = 14 − 2 = 12

Quali sono alcuni valori di pH biologicamente rilevanti da conoscere?

Succo gastrico pH ≈ 2; aceto pH ≈ 3; caffè pH ≈ 5; sangue pH ≈ 7,4; bicarbonato pH ≈ 8,3; candeggina pH ≈ 12

Qual è il pH del sangue e perché è così importante mantenerlo stabile?

Il sangue ha pH ≈ 7,4. Variazioni anche piccole (acidosi o alcalosi) compromettono il funzionamento degli enzimi, il trasporto dell'ossigeno e possono essere letali

Come varia il pH del prodotto di neutralizzazione in base alla forza di acido e base?

Acido forte + base forte → sale neutro (pH = 7); acido debole + base forte → sale basico (pH > 7); acido forte + base debole → sale acido (pH < 7)

Cos'è una soluzione tampone (buffer) e di cosa è composta?

Una soluzione che resiste alle variazioni di pH quando si aggiunge un acido o una base. È composta da un acido debole e il suo sale (base coniugata), oppure da una base debole e il suo sale (acido coniugato)

Come funziona una soluzione tampone quando si aggiunge un acido?

La base coniugata presente nel tampone neutralizza gli ioni H⁺ aggiunti, impedendo una variazione significativa del pH

Come funziona una soluzione tampone quando si aggiunge una base?

L'acido debole presente nel tampone neutralizza gli ioni OH⁻ aggiunti, impedendo una variazione significativa del pH

Qual è il sistema tampone principale del sangue?

Il tampone bicarbonato: H₂CO₃ / HCO₃⁻. Mantiene il pH del sangue intorno a 7,4. La CO₂ prodotta dal metabolismo si converte in H₂CO₃, che si dissocia in HCO₃⁻ + H⁺

Quali altri sistemi tampone sono importanti nel corpo umano?

Il tampone fosfato (H₂PO₄⁻ / HPO₄²⁻), importante nel liquido intracellulare e nelle urine; il tampone proteico (albumina, emoglobina), grazie ai gruppi acidi e basici delle catene laterali degli aminoacidi

Cos'è un indicatore di pH e come funziona?

Una sostanza che cambia colore in base al pH della soluzione. È un acido o una base debole la cui forma acida e basica hanno colori diversi

Quali sono i principali indicatori di pH e i loro colori in acido e in base?

Il tornasole è rosso in acido e blu in base; la fenolftaleina è incolore in acido e rosa-fucsia in base (vira tra pH 8,2–10); il metilarancio è rosso in acido e giallo in base (vira tra pH 3,1–4,4)

Cos'è la frazione molare e come si calcola?

È il rapporto tra le moli di un componente e le moli totali di tutti i componenti della soluzione: X = n₁ / (n₁ + n₂ + …). È adimensionale

Perché i composti ionici conducono elettricità solo se disciolti o fusi?

Perché solo in questi stati gli ioni sono liberi di muoversi e trasportare cariche. Nel solido cristallino gli ioni sono fissi nel reticolo e non possono spostarsi