Le soluzioni elettrolitiche

Soluzioni elettrolitiche  e pH

Un liquido  che contiene ioni è un conduttore elettrico grazie al movimento degli ioni, a differenza dei conduttori solidi, per lo più metalli, in cui la corrente elettrica è dovuta invece al movimento degli elettroni. Ma da dove arrivano questi ioni? Dai sali, dagli acidi e dalle basi che abbiamo disciolti in essa. Consideriamo, ad esempio, la dissociazione di un composto ionico come questo sale:

NaCl  si dissocia  negli ioni  Na + e  Cl^-

Da notare che nella dissociazione dei sali (che non sono molecole!) si ha una liberazione di ioni già esistenti perché presenti nella struttura cristallina del sale stesso. In tal caso si parla di reazione di dissociazione ionica. Ricordate l’esperienza di laboratorio con il circuito elettrico e la soluzione salina?

Tuttavia anche taluni soluti molecolari cioè con legami covalenti quando vengono sciolti in acqua  sono in grado di condurre la corrente elettrica. Questo avviene in particolare per le molecole molto polarizzate.

Evidentemente in questi casi il contatto tra le due sostanze molecolari, soluto + solvente,  produce ioni che prima non c’erano; in tal caso si parla di  reazione di ionizzazione:

Lo ione H+ è particolare perché è un protone e come tale, avendo una carica distribuita in un piccolissimo volume, attira molto fortemente le molecole d’acqua e pertanto si può formare  lo ione H₃O⁺ , chiamato ione idronio. Pertanto la reazione di ionizzazione dell’acido cloridrico può essere rappresentata anche nella consueta forma delle reazioni chimiche:

HCl + H₂O  si dissocia in H₃O⁺  +  Cl^-

Conclusione: Le reazioni di dissociazione e di ionizzazione portano allo stesso risultato; le soluzioni ottenute con questo processo contenendo ioni sono chiamate  soluzioni elettrolitiche  e i soluti che si dissociano o si ionizzano vengono chiamati elettroliti. Soluzioni elettrolitiche particolarmente importanti sono gli acidi e le basi:

 Chiamiamo acidi  gli elettroliti che hanno la caratteristica di ionizzarsi nell'acqua producendo ioni H⁺ (protoni)

HCl + H₂O  si dissocia in H₃O⁺  +  Cl^-

Naturalmente oltre ad uno ione H+ un acido libera un proprio anione (ione negativo).
HCl si dissocia in 

 Chiamiamo basi gli elettroliti che in acqua hanno la caratteristica di fornire ioni OH^-

Gli ioni OH^- sono chiamati ioni ossidrile.

KOH si dissocia in K+ + OH-

Da notare che l’idrossido di potassio è un composto ionico e quindi gli ioni idrossido sono già presenti  nel solido e quindi quello sopra descritto è un processo di dissociazione. Si possono ottenere soluzioni basiche anche in seguito a reazioni di ionizzazione come quando sciogliamo nell’acqua un composto molecolare come l’ammoniaca.

In laboratorio vedremo che le soluzioni acide si possono facilmente riconoscere e distinguere da quelle basiche osservando la tonalità di colore assunta dalle sostanze chiamate  indicatori.

Possiamo dare un metodo più preciso misurando la concentrazione degli ioni H⁺( H₃O⁺). Poiché tali concentrazioni [H⁺] sono numeri molto piccoli e quindi espresse come potenze negative di 10 questa misura è rappresentabile nel seguente modo:

Def 3. Si chiama pH della soluzione l’esponente cambiato di segno della potenza del 10 della concentrazione molare:

(1)    [H⁺]=1x10^-pH

Per ricavare il valore di pH dalla (1) si deve fare uso di una nuova funzione chiamata logaritmo di base dieci.

(2)        pH=-log[H⁺]