🔬

Chimie anorganică

Acizi, baze și pH

Teoriile Arrhenius și Brønsted-Lowry, pH, neutralizare, hidroliza sărurilor, titrare.

Capitole Formule Teste Tabel periodic

Teoria Arrhenius

Acid: substanță care în apă eliberează ioni H⁺ (proton).

  • HCl → H⁺ + Cl⁻
  • H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻

Bază: substanță care în apă eliberează ioni OH⁻.

  • NaOH → Na⁺ + OH⁻
  • Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH⁻

Teoria Brønsted-Lowry

Acid: donator de proton (H⁺). Bază: acceptor de proton (H⁺).

Perechi conjugate acid-bază: diferă printr-un proton H⁺.

AcidBază conjugată
HClCl⁻
H₂OOH⁻
NH₄⁺NH₃
H₂SO₄HSO₄⁻

Substanțe amfotere: pot fi acid SAU bază (ex: H₂O, HSO₄⁻, HCO₃⁻, aminoacizi).


Acizi tari și slabi

Acizi tari (disociați complet în apă): HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄ (prima treaptă), HClO₄

Acizi slabi (disociare parțială, echilibru): CH₃COOH, H₂CO₃, H₃PO₄, HF, H₂S

Baze tari: NaOH, KOH, Ca(OH)₂, Ba(OH)₂

Baze slabe: NH₃, amine


Autoprotolizia apei și pH

$$H_2O + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-$$

Produsul ionic al apei: Kw = [H₃O⁺] · [OH⁻] = 10⁻¹⁴ (la 25°C)

pH = −log[H₃O⁺]
pOH = −log[OH⁻]
pH + pOH = 14

Mediu[H⁺]pH
Acid> 10⁻⁷ M< 7
Neutru= 10⁻⁷ M= 7
Bazic< 10⁻⁷ M> 7

Exemple:

  • [H⁺] = 10⁻³ M → pH = 3 (acid tare 0,001 M)
  • [OH⁻] = 10⁻² M → pOH = 2 → pH = 12

Calcule de pH

Acid tare (disociere completă): C_HCl = 0,01 M → [H⁺] = 0,01 M → pH = 2

Bază tare: C_NaOH = 0,001 M → [OH⁻] = 0,001 M → pOH = 3 → pH = 11

Acid slab (Ka = constanta de aciditate): $$[H^+] = \sqrt{K_a \cdot C}$$ (aproximare diluție slabă)


Neutralizarea

Acid + Bază → Sare + Apă

$$HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$$ $$H_2SO_4 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$$ $$H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$$

Reacția ionică netă: H⁺ + OH⁻ → H₂O


Titrarea acid-bază

Titrare: determinarea concentrației prin reacție cu o soluție de concentrație cunoscută (titrant).

Punct de echivalență: n_acid · V_acid = n_baza · V_baza (în monoprotice)

$$C_a \cdot V_a = C_b \cdot V_b \quad \text{(acid + baza monoprotica)}$$

Indicatori: substanțe care schimbă culoarea la un anumit pH.

  • Metilorange: roșu (< 3,1) → portocaliu → galben (> 4,4)
  • Fenolftaleină: incolor (< 8,2) → roz (> 10)
  • Tornasol: roșu (acid), violet (neutru), albastru (bazic)

Hidroliza sărurilor

Sarea rezultată din acid și bază poate fi neutră, acidă sau bazică în funcție de tăria componentelor.

SareDinpH soluție
NaClacid tare + bază tare= 7 (neutru)
CH₃COONaacid slab + bază tare> 7 (bazic)
NH₄Clacid tare + bază slabă< 7 (acid)
CH₃COONH₄acid slab + bază slabă~7 (depinde de Ka, Kb)

Hidroliza anionului: CH₃COO⁻ + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH⁻ (soluție bazică)

Hidroliza cationului: NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺ (soluție acidă)


Tampoane

Soluție tampon = rezistă la variații de pH (amestec acid slab + sare sau bază slabă + sare).

Ecuația Henderson-Hasselbalch: $$pH = pK_a + \log\frac{[A^-]}{[HA]}$$

Exemplu fiziologic: tampon H₂CO₃ / HCO₃⁻ menține pH sanguin la ~7,4.


La examen

  • pH < 7 → acid; pH > 7 → bazic
  • Acid tare → disociere completă → [H⁺] = C acid
  • La titrare: n_acid = n_baza la punctul de echivalență
  • NaCl în apă → pH = 7; CH₃COONa → pH > 7; NH₄Cl → pH < 7
  • Kw = 10⁻¹⁴ → dacă știi pH, calculezi pOH = 14 − pH