Calculul pH-ului soluțiilor de acizi și baze tari

În anul 1923, chimistul danez J.N. Brӧnsted și chimistul englez T.N Lowry, au propus independenț, definiții pentru acizi și baze:

Un acid este specia chimică (moleculă sau ion) care cedează unul sau mai mulți protoni.

O bază este specia chimică (moleculă sau ion) care acceptă unul sau mai mulți protoni.

După numărul de protoni cedați de o moleculă sau ion, acizii se clasifică în:

Acizi monoprotici: HCl, HNO3 , CH3―COOH, HI, HNO2, HS―, HCO3― ,etc

Acizi poliprotici: - dibazici: H2CO3 , H2SO4 , H2S , H2PO4―, etc.

- tribazici: H3PO4

După numărul de protoni acceptați de o moleculă sau ion, bazele se clasifică în:

Baze monoacide: NaOH, KOH, NH3, HO―, HCO3― , etc.

Baze poliacide: Ca(OH)2 , Al(OH)3 , Zn(OH)2, SO4―, etc.

Acizii poliprotici cedează protonii în trepte. De exemplu acidul sulfuros, H2SO3 este un acid dibazic și ionizează în două trepte :

H2SO3 (aq) ↔ H+ (aq) + HSO3― (aq)

HSO3― (aq) ↔ H+ (aq) + SO32― (aq)

După tărie acizii se clasifică în :

Acizi tari: HCl , HNO3 , H2SO4 , HclO4 etc.

Acizi slabi: CH3―COOH, H2CO3 , HCN , H2S, H3PO4 etc.

Un acid tare ionizează total, iar cel slab ionizează parțial.

Acidul clorhidric, HCl, este un acid tare și ionizează practic total.

HCl (g) + H2O → Cl― (aq) + H3O+ (aq)

În această situație concentrația ionilor de hidroniu, H3O+ , va fi de fapt egală cu concentrația inițială a acidului clorhidric.

Acidul cianhidric, HCN, este un acid slab, deoarece ionizează parțial în soluție apoasă, deci o mare parte dintre moleculele neionizate de acid vor fi prezente în continuare, în soluție. Așadar, între moleculele de acid cianhidric și ionii rezultați se va stabili un echilibru chimic:

HCN (g) + H2O (l) ↔ CN― (aq) + H3O+ (aq)

Aplicând legea acțiunii maselor pentru procesul de ionizare a acidului cianhidric, constanta de echilibru este:

Kc = ([〖CN〗^- ][〖H_(3 ) O〗^+])/([HCN][H_2 O] )

Concentrația apei este practic constantă în soluție apoasă, aproximativ egală cu cea inițială, deoarece doar o parte mică din acid reacționează cu moleculele de apă:

Kc •[ H2o] = Ka unde Ka este constanta de aciditate

Ka = ([〖CN〗^- ][〖H_(3 ) O〗^+])/([HCN] )

Constanta de aciditate, Ka , este o mărime ce caracterizează tăria unui acid. Cu cât constanta de aciditate este mai mare, cu atât acidul va ceda protoni, H+, mai ușor, deci este mai tare.