Fisica e chimica classe 8: pH, reazioni acido-base e precipitazione
Fisica e chimica, classe 8 (Portogallo): Come capire se una soluzione è acida, neutra o basica, che cosa succede al pH quando un acido incontra una base e come ioni disciolti possono formare un sale solido.
La scala del pH
Il pH indica il carattere chimico di una soluzione acquosa. Sulla scala abituale da 0 a 14 (a 25 °C): sotto 7 è acida, 7 è neutra, sopra 7 è basica. Si determina con indicatori, come l'indicatore universale, che cambiano colore col pH, e con più precisione con un piaccametro. Valori approssimativi: succo di limone circa 2, acqua pura 7, soluzione di bicarbonato di sodio circa 8, candeggina domestica sopra 11.
Due modi in cui le soluzioni reagiscono
Quando si mescolano soluzioni, i loro ioni possono incontrarsi e reagire. In una reazione acido-base un acido e una base reagiscono e il pH si avvicina a 7: per questo un antiacido allevia il bruciore di stomaco e si spande calce su un terreno troppo acido. In una reazione di precipitazione, ioni di due soluzioni formano un sale poco solubile in acqua, che compare come solido: il precipitato. Così si formano stalattiti, conchiglie e coralli di carbonato di calcio.
Prevedere il pH e scrivere le equazioni
Mescola 50 mL di acido cloridrico con 50 mL di idrossido di sodio della stessa concentrazione: HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l). Acido + base dà sale + acqua. Con quantità equivalenti il pH resta vicino a 7; con il doppio di acido ne avanza e il pH è sotto 7. Precipitazione: CaCl₂(aq) + Na₂CO₃(aq) → CaCO₃(s) + 2 NaCl(aq). La (s) è il precipitato bianco, poco solubile; il NaCl resta disciolto. Gli atomi tornano: 1 Ca, 2 Cl, 2 Na, 1 C, 3 O.
Acido più base non dà sempre pH 7
«Se mescolo un acido con una base diventa neutro»: solo se le quantità coincidono. La reazione consuma acido e base nel rapporto dell'equazione; se avanza acido la soluzione finale è acida, se avanza base è basica. Per prevedere il pH, quindi, confronta le quantità. Altro errore: «acido vuol dire pericoloso, base vuol dire innocua». Anche una base forte, come la soda caustica (idrossido di sodio), irrita e brucia.
Acqua dura, calcare e antiacidi
Un'acqua è dura quando contiene molti ioni calcio e magnesio disciolti. In casa lascia calcare nei bollitori e nei tubi, perché il carbonato di calcio, poco solubile, precipita; nell'industria intasa caldaie e tubature. Si tratta con addolcitori, che scambiano quegli ioni, e il calcare si toglie con l'aceto. Per sapere quanto è dura l'acqua della tua zona, cerca il rapporto pubblicato dal gestore che la fornisce.
Metti alla prova quello che hai imparato
Una soluzione acquosa ha pH 9 a 25 °C. Qual è il suo carattere chimico?
- a) Acida, perché 9 è un numero alto
- b) Neutra
- c) Basica
Risposta corretta: c) Basica — Giusto: sopra 7 è basica. Il bicarbonato di sodio in acqua è un esempio noto.
Si mescolano soluzioni di cloruro di calcio e di carbonato di sodio e si forma un solido bianco. Quale sostanza è quel solido?
- a) Cloruro di sodio, NaCl, il sale da cucina
- b) Carbonato di calcio, CaCO₃, un sale poco solubile in acqua
- c) Cloruro di calcio, CaCl₂, che non si è sciolto
- d) Non si forma alcun solido: gli ioni si mescolano soltanto
Risposta corretta: b) Carbonato di calcio, CaCO₃, un sale poco solubile in acqua — Giusto: Ca²⁺ e CO₃²⁻ si incontrano e formano CaCO₃(s), il precipitato.
Un alunno mescola una soluzione acida con una basica. Quale affermazione sul pH finale è corretta?
- a) È sempre esattamente 7
- b) È la media dei due pH iniziali
- c) È sempre basico, perché la base «vince» sull'acido
- d) Dipende dalle quantità: se avanza acido, pH sotto 7; se avanza base, sopra 7; quantità equivalenti, circa 7
Risposta corretta: d) Dipende dalle quantità: se avanza acido, pH sotto 7; se avanza base, sopra 7; quantità equivalenti, circa 7 — Giusto: per prevedere il pH, confronta le quantità e vedi quale reagente avanza.
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