8. Àcids, Bases i Sals

Àcids, bases i salsAlguns àcids són components de moltes substànciesque fem servir habitualment: les llimones contenen àcidcítric i el vinagre conté àcid acètic; l’aspirina és àcid acetil-salicílic; els refrescs de cola contenen àcid fosfòric, i el sucgàstric de l’estómac també és àcid.

1. Electròlits i no-electròlits

2. Explicació de la conductivitat elèctrica

de les solucions

3. Hidròxids o bases

4. Àcids

5. Sals

6. Reaccions de neutralització

7. El pH de les solucions aquoses

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 143

1.

144

8. Àcids, bases i sals

Electròlits i no-electròlitsL’experiència confirma que hi ha certes solucions aquoses que condueixen

l’electricitat. D’altres, en canvi, no la condueixen.

Per comprovar-ho, fixa’t en el muntatge de la figura A. En el vas de precipi-tats, que conté aigua destil·lada, s’han introduït dues barres conductores ano-menades elèctrodes. Aquestes barres completen un circuit elèctric format peruna pila voltaica i una bombeta.

En tancar el circuit, la bombeta no s’encén. L’aigua destil·lada presenta unapetitíssima conductivitat elèctrica difícil de detectar experimentalment. Per aixòdiem que no condueix l’electricitat.

Preparem a continuació solucions de clorur de sodi, hidròxid de sodi, àcidclorhídric, sucre, glucosa i alcohol. Disposem també de vinagre i aigua mineral.

El vas de precipitats de la figura B conté una solució d’aigua amb sal (clo-rur de sodi). En tancar el circuit s’observa com la bombeta s’encén, la qualcosa indica que la solució és conductora de l’electricitat.

Passa el mateix si es fa la prova amb l’àcid clorhídric, hidròxid de sodi, elvinagre i l’aigua mineral.

En canvi, les solucions de sucre, alcohol o glucosa no condueixen el correntelèctric.

Els àcids, els hidròxids o bases, i les sals són electròlits.

S’anomenen electròlits les substàncies pures que dissoltes en aigua condueixen elcorrent elèctric.Els no-electròlits són aquelles substàncies pures que, en iguals condicions, no con-dueixen el corrent elèctric.

E X P E R I È N C I AMunta un aparell com el de la figura A.

Com a elèctrodes pots fer servir grafit. Si disposes d’un amperímetre,col·loca’l en el circuit en el lloc de la bombeta.

Prepara solucions de suc de llimona, acetona, sulfat de coure i hidròxid desodi.

Seguidament, comprova si condueixen l’electricitat o no .

Anota el resultat de les teves observacions i classifica les solucions enelectròlits i no-electròlits.

Nota: Has de netejar bé els elèctrodes amb aigua destil·lada cada vegadaque canviïs de solució, i també el vas de precipitats si n’utilitzes un de soldurant tota l’experiència.

A. L’aigua destil·lada pràcticament no con-dueix l’electricitat. La bombeta petitaintercalada en el circuit no s’encén.

B. L'aigua salada condueix l'electricitat. Encanvi, si la solució del vas és d'aigua ambsucre es pot comprovar que no condueixl'electricitat.

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 144

2. Explicació de la conductivitatelèctrica de les solucions

Si l'aigua destil·lada pràcticament no condueix l'electricitat i, en afegir-hi clorurde sodi, la solució es fa conductora, la causa del canvi depèn del compostafegit.

La conductivitat elèctrica de les solucions dels electròlits és deguda al fetque aquestes solucions contenen ions positius i negatius, procedents de lasubstància dissolta, que es mouen a través de la solució.

Si dins del vas de la figura A hi ha una solució d'un electròlit, en tancar elcircuit, els ions positius o cations van cap al pol negatiu o càtode i els ionsnegatius o anions es dirigeixen al pol positiu o ànode.

Aquest tipus de conductivitat s'anomena conductivitat electrolítica.

Els compostos iònics fosos també condueixen l'electricitat. El pas d'electri-citat a través de les solucions d'electròlits, o de compostos iònics fosos, vasempre acompanyat de reaccions químiques en la superfície submergida decada elèctrode.

Un compost químic que en solució aquosa es troba completament o quasicompletament en forma d'ions –diem que es troba totalment ionitzat– s’ano-mena electròlit fort.

En canvi, s'anomenen electròlits febles els compostos que, en dissoldre'sen aigua, s'ionitzen només parcialment. Això significa que la solució obtingudaconté ions i molècules del compost sense ionitzar.

L'àcid clorhídric, HCl, és un àcid fort (electròlit fort). L'àcid acètic CH3COOH,és un àcid feble.

145


En la solució hi ha, per tant, un moviment d'ions. Aquest moviment constitueix elcorrent elèctric en el si de la solució.

E X E M P L EEl clorur de sodi és un compost iònic. Dissolt en aigua es troba totalment en forma d'ions; és un electròlit fort:

NaCl(s) ⎯⎯⎯→ Na+(aq) + Cl–(aq)

Calcula el nombre d'ions clorur, Cl–, que hi ha en 10 cm3 d'una solució 0,01 mol/dm3 de clorur de sodi.

Primer hem de calcular la quantitat de clorur de sodi (nombre de mols), que s'han dissolt en 10 cm3 de solució:

0,01 mol de NaCl n(NaCl) = –––––––––––––––––––– � 0,01 dm3 = 10-4 mol de NaCl

dm3

En dissoldre 10-4 mol de NaCl, la solució conté 10-4 mol de Cl– i 10-4 mol de Na+:

6,02 � 1023 ions Cl–N(Cl–) = 10-4 mol de Cl– � ––––––––––––––––––––––– = 6,02 �� 1019 ions Cl–

1 mol Cl–

A. Dins de la solució hi ha un movimentd'ions, la qual cosa explica el fet que lessolucions d'electròlits siguin conductoresde l'electricitat.

càtode –

catió aigua

+ ànodeanió

aigua

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 145

146


3. Hidròxids o bases Recorda que els hidròxids o bases són compostos formats per la combina-

ció d’un catió metàl·lic amb l’ió o els ions hidròxid, OH–.Els hidròxids en dissoldre’s en aigua donen ions hidròxid, OH–.Les solucions aquoses dels hidròxids condueixen el corrent elèctric ja que

contenen ions amb llibertat de moviment (són electròlits).Si tenim en compte que els hidròxids es formen per l’atracció d’ions de càrre-

ga elèctrica oposada, es formulen com si es tractés de compostos binaris.

■ Per formular-los cal escriure, primer, el catió metàl·lic i després tants ionshidròxid com càrregues positives tingui el catió.

■ Per anomenar-los s’utilitza la nomenclatura de Stock o la nomenclaturaestequiomètrica.

Nomenclatura de StockÉs la més emprada. S’anomenen amb la paraula hidròxid seguida del nom

del catió. Si l’element metàl·lic té més d’una valència, la indiquem amb núme-ros romans i entre parèntesis.

Li+, OH– → LiOH hidròxid de litiFe2+, 2 OH– → Fe(OH)2 hidròxid de ferro (II)Fe3+, 3 OH– → Fe(OH)3 hidròxid de ferro (III)

Cal indicar que, en els dos últims exemples, hem escrit el grup OH entreparèntesis per mostrar que l’ió OH és una agrupació d’àtoms.

Fixa’t que el nombre de càrregues positives del catió metàl·lic es corresponamb la seva valència.

Nomenclatura estequiomètricaS’anomenen indicant el nombre d’àtoms mitjançant els prefixos numerals

mono-, di-, tri-... davant el nom de l’element al qual es refereixen.

Ni(OH)2 dihidròxid de níquelAl(OH)3 trihidròxid d’alumini

Formula els compostos següents:

Anomena els compostos següents:

Anomena els compostos següents:3

2

1

A C T I V I TAT S

hidròxid de sodidihidròxid de cadmihidròxid de cobalt (II)

hidròxid de níquel (II)dihidròxid de zinchidròxid de mercuri (II)

hidròxid d’estany (II)hidròxid de calcihidròxid de cesi

Ba(OH)2

Be(OH)2

Pb(OH)2

Sn(OH)4

AgOHMn(OH)2

Ra(OH)2

Mg(OH)2

KOHZn(OH)2

HFH2SAl2O3

HISiO2

CaO

SO3

BeOTiO2

HgORbOHPt(OH)4

Les solucions dels hidròxids canvien el colord’algunes substàncies anomenades indica-dors àcid-base. Quan afegim unes gotes del’indicador fenolftaleïna a una solució d’unhidròxid, es torna de color rosa violat.

L’hidròxid de sodi, anomenat normalmentsosa càustica, és un sòlid blanc que corroeixla pell i és molt soluble en aigua. És unabase forta (electròlit fort).

Hidròxidde sodi

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 146

ÀcidsUn àcid és una substància que, en dissoldre’s en aigua, dóna ions

hidrogen H+. Alguns exemples d’àcids són l’àcid clorhídric, HCl, l’àcid sulfúric,H2SO4, i l’àcid fosfòric, H3PO4. Observa que tots aquests àcids tenen un ele-ment en comú: l’hidrogen. Quan aquestes substàncies es dissolen en aigua,s’ionitzen, és a dir, donen ions:

HCl(g) ⎯⎯→ Cl–(aq) + H+(aq)

H3PO4(l) ⎯⎯→ PO4(aq) + 3H+(aq)

(aq) significa ‘solució aquosa’.

Podem distingir dues classes d’àcids:

■ Hidràcids. Són àcids formats per un no-metall, concretament F, Cl, Br, I,S, Se i Te, i l’hidrogen. No contenen oxigen en la molècula. Per exemple,l’àcid clorhídric, HCl.

■ Oxoàcids. Són àcids que en la molècula contenen hidrogen, i oxigen.D’aquest fet deriva el nom d’oxoàcids. Per exemple, l’àcid sulfúric,H2SO4.

Formulació i nomenclatura dels hidràcids■ La fórmula d’un hidràcid és la mateixa que la de l’hidrur corresponent.

Per distingir l’àcid de l’hidrur s’acostuma a afegir a la fórmula de l’àcid elsubíndex (aq). No és necessari indicar amb quina valència actua el no-metall, perquè el F, Cl, Br i I, quan es combinen amb l’hidrogen ho fansempre amb valència 1, i el S, Se i Te, amb valència 2.

■ S’anomenen amb la paraula àcid seguida de l’arrel del nom de l’elementno metàl·lic acabada en -hídric. Exemples:

HF(aq) àcid fluorhídricH2S(aq) àcid sulfhídricHCl(aq) àcid clorhídricH2Se(aq) àcid selenhídricHBr(aq) àcid bromhídricHI(aq) àcid iodhídric

147


4.

Les solucions aquoses dels àcidscondueixen el corrent elèctric, jaque contenen ions amb llibertat demoviment (són electròlits).

Els àcids reaccionen amb algunsmetalls com el zinc, el magnesi, l’alu-mini i el ferro, i en la reacció esdesprèn hidrogen (gas).

Exemple:

Fe(s) + 2HCl(aq) → FeCl2(aq) + H2(g)

E X E M P L E

Els àcids fan canviar el color decerts indicadors àcid-base quemostren un color diferent del queprenen en solucions bàsiques.

En afegir unes gotes de l’indicadorataronjat de metil sobre un àcid, apa-reix un color vermell. Si afegimaquest indicador a una solució bàsi-ca, el color que pren és groc.

aigua

aigua 3–

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 147


148

Formulació i nomenclatura dels oxoàcids

■ La seva fórmula general és HaEbOc, en què H és hidrogen; O és oxigeni E és un no-metall o algun metall de transició com el crom o el man-ganès. Les lletres a, b i c representen el nombre d’àtoms de cada ele-ment presents en la molècula de l’àcid.

■ Per anomenar els principals oxoàcids és aconsellable utilitzar la nomen-clatura tradicional, acceptada per la IUPAC.

* El prefix hipo- deriva del grec i significa ‘inferior’.** El prefix per- deriva del grec i significa ‘superior’.

Alguns dels oxoàcids no s’han obtingut mai, però convé conèixer-los perpoder-los formular i anomenar-ne correctament les sals.

En el laboratori i en la indústria s’utilitzen correntment l’àcid clorhídric, l’àcid sulfúric il’àcid nítric. Tots tres són àcids forts (electròlits forts).

També s’utilitza en el laboratori l’àcid acètic, CH3-COOH, que pertany a la químicaorgànica. És un àcid feble (electròlit feble).

Per diluir l’àcid sulfúric concentrat noafegeixis mai aigua directament sobrel’àcid, sinó a l’inrevés, aboca l’àcidlentament sobre l’aigua agitant alhoraamb una vareta de vidre. El procés dedissolució és molt exotèrmic.

HClO àcid hipoclorós *HClO2 àcid clorósHClO3 àcid clòricHClO4 àcid perclòric **

HBrO àcid hipobromósHBrO2 àcid bromósHBrO3 àcid bròmicHBrO4 àcid perbròmic

HIO àcid hipoiodósHIO2 àcid iodósHIO3 àcid iòdicHIO4 àcid periòdic

H2SO3 àcid sulfurósH2SO4 àcid sulfúric

HNO2 àcid nitrósHNO3 àcid nítric

H3PO4 àcid ortofosfòrico fosfòric

H2CO3 àcid carbònic

HMnO4 àcid permangànic

Principals oxoàcids

a) Formula els compostos següents:

b) Anomena els àcids següents:

HBrO2, H2Te, HIO4, HNO2, H2Se

4

A C T I V I TAT

àcid clorhídricàcid sulfhídricàcid sulfúricàcid fluorhídricàcid iodhídric

àcid carbònicàcid hipoclorósàcid perbròmicàcid clorósàcid carbònic

àcid bromhídricàcid iodósàcid sulfurósàcid sulfúricàcid fosfòric

L'àcid sulfúric és un dels compostos químicsmés emprats. Cal manejar amb molt decompte l'àcid concentrat, ja que provoca cre-mades greus a la pell.

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 148

Anomena els ions següents:5

BrOF–

IOClOCO MnOBrOHSe–

ClO–

I–

HSOHS–

H2POSHSOIO–

Formulació i nomenclatura dels anions dels hidràcidsQuan una molècula d’un hidràcid perd un hidrògen o més en forma d’ions

H+, es converteix en un anió amb una càrrega negativa igual al nombre d’hidrò-gens perduts.

■ Els anions dels hidràcids s’anomenen substituint la terminació -hídric del’àcid corresponent per -ur.F– ió fluorur S2– ió sulfurCl– ió clorur Se2– ió selenurBr– ió bromur Te2– ió tel·lururI– ió iodur

És possible que els àcids sulfhídric, selenhídric i tel·lurhídric perdin única-ment un hidrogen en forma d’ió H+.

Llavors els ions formats són: HS–, HSe– i HTe–.

■ Per anomenar aquests anions afegim el prefix hidrogen- al davant delnom de l’anió. Exemples:

HS– ió hidrogensulfurHSe– ió hidrogenselenur

Formulació i nomenclatura dels anions dels oxoàcidsQuan una molècula d’un oxoàcid perd hidrògens en forma d’ions H+, es

converteix en un anió amb una càrrega negativa igual al nombre d’ions hidro-gen perduts.

■ Per anomenar els anions dels oxoàcids, se substitueixen les termina-cions -ós i -ic dels àcids corresponents per les terminacions -it i -at, res-pectivament. Exemples:

És possible que àcids com H2SO4, H2CO3, H3PO4, etc., no perdin tots elshidrògens en forma d’ions hidrogen. Si l’anió encara conté un hidrogen ionitza-ble, es denomina col·locant el prefix hidrogen- davant del nom de l’anió.Exemples:

H2SO4, àcid sulfúric; SO , ió sulfat; HSO , ió hidrogensulfat.

Si l’anió encara conté dos hidrògens ionitzables, emprem el prefix dihidro-gen-. Exemple: H3PO4, àcid fosfòric; PO , ió fosfat; HPO , ió hidrogenfosfat;H2PO , ió dihidrogenfosfat.


149

A C T I V I TAT

Fórmulade l’oxoàcid

HNO2

HNO3

H2SO3

H2SO4

HClO2

HBrO3

àcid nitrós

àcid nítric

àcid sulfurós

àcid sulfúric

àcid clorós

àcid bròmic

NO

NO

SO

SO

ClO

BrO

ió nitrit

ió nitrat

ió sulfit

ió sulfat

ió clorit

ió bromat

Nomde l’oxoàcid

Fórmulade l’anió

Nomde l’anió

2–4

–2–32–32–4–2–3

3–4

–4

–2

2 –

–2

–3

2–3

–3

–4

–4

–4

–4

2–4

–4

L’àcid nítric és un dels àcids inorgànics mésimportants. L’àcid concentrat és molt corro-siu. Es dissol en aigua en totes les propor-cions.

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 149

150


Formulació i nomenclatura de les sals àcidesLes sals àcides són aquelles en les quals no tots els hidrògens dels àcids

dels quals deriven han estat substituïts per cations metàl·lics.Una sal àcida és formada per la combinació d’un catió metàl·lic amb un anió

que encara té àtoms d’hidrogen substituïbles.

■ Es formulen escrivint en primer lloc el catió metàl·lic i després l’anió. Enla fórmula s’han de compensar les càrregues positives i negatives.

■ S’anomenen amb el nom de l’anió seguit de la preposició de i, a conti-nuació, el nom del catió metàl·lic.

Catió

Na+

Ba2+

Zn2+

Fe3+

NH

S2–

I–

SO

NO

CO

Na2S

BaI2

ZnSO4

Fe(NO2)3(NH4)2CO3

sulfur de sodi

iodur de bari

sulfat de zinc

nitrit de ferro (III)

carbonat d’amoni

AnióFórmulade la sal

Nomde la sal

Sals

SalsUna sal deriva d’un àcid (hidràcid o oxoàcid) per substitució de l’ió hidrogen

o els ions hidrogen, per cations metàl·lics o per l’ió amoni, NH , (totes les salssón electròlits).

■ Segons la nomenclatura tradicional, s’anomenen amb el nom de l’anióseguit de la preposició de i del nom del catió metàl·lic.

Exemples:

Quan es combinen els ions Cl– amb els ions K+ es forma una sal, el clorurde potassi, KCl. Per tal que es formi la sal, es necessita un ió clorur per cadaió potassi a fi que el compost sigui elèctricament neutre.

Quan es combinen els ions sulfat, SO , amb els ions plata, Ag+, es formasulfat de plata, de fórmula Ag2SO4. Fixa’t que calen dos ions plata per neutra-litzar la càrrega de l’ió sulfat.

Altres exemples:

5.

2–4

+4

2–4–22–3

sals d’hidràcids

sals d’oxoàcids

Catió

Li+

Sr2+

Al3+

Co3+

HS–

HSO

HCO

H2PO

LiHS

Sr(HSO4)2Al(HCO3)3

Co(H2PO4)3

hidrogensulfur de liti

hidrogensulfat d’estronci

hidrogencarbonat d’alumini

dihidrogenfosfat de cobalt (III)

AnióFórmula

de la sal àcidaNom

de la sal àcida

+4

Les estalactites i les estalagmites són formu-lacions de carbonat de calci.

–4–3

–4

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 150

151


0,1 mol d’hidròxid de potassi es neutralitzaamb 0,1 mol d’àcid nítric. A la soluciód’hidròxid de potassi hi hem afegit unesgotes de fenolftaleïna.

Reaccions de neutralització La reacció de neutralització és la reacció més important dels àcids i les

bases; també és una de les més destacades entre totes les reaccions quími-ques. La neutralització consisteix en la reacció entre els ions H+

(aq) dels àcids iels ions OH–

(aq) de les bases per donar molècules d’aigua:

H+(aq) + OH–

(aq) → H2O(l)

Fixa’t que cada ió H+(aq) reacciona amb un ió OH–

(aq) per donar una molè-cula de H2O. En aquesta reacció, les propietats de l’àcid, que són degudes al’ió H+

(aq), queden neutralitzades o anul·lades per les de la base, que sóndegudes a l’ió OH–

(aq), i viceversa.Vegem com a exemple la neutralització d’un àcid amb un hidròxid. Suposem

que tenim preparades dues solucions: una que conté 0,1 mol de HNO3 i unaaltra amb 0,1 mol de KOH (figura A). A continuació, barregem totes dues solu-cions. L’equació química corresponent a la reacció de neutralització d’aquestàcid amb l’hidròxid esmentat és:

HNO3(aq) + KOH(aq) → KNO3(aq) + H2O(l)

Per tant, en aquesta reacció s’obté, a més d’aigua, una sal. La sal obtingu-da en la reacció de neutralització s’ha format a costa de l’anió de l’àcid (Cl–) idel catió (Na+) de l’hidròxid.

Així doncs, quan es neutralitza una solució d’un àcid amb una solució d’unhidròxid, s’obté aigua i una solució d’una sal en aigua si aquesta sal és soluble.En aquesta reacció, cada ió H+

(aq) de l’àcid reacciona amb un ió OH–(aq) de

l’hidròxid per donar una molècula d’aigua.

àcid + hidròxid → sal + aigua

Altres exemples de reaccions de neutralització:

H2SO4(aq) + 2LiOH(aq) → Li2SO4(aq) + 2H2O(l)

2 HCl(aq) + Ca (OH)2(aq) → CaCl2(aq) + 2H2O(l)

6.

E X E M P L EUna solució conté 0,40 g d’hidròxid de sodi dissolt. Calcula el volum desolució d’àcid sulfúric 0,15 mol/dm3 (0,15M) necessari per neutralitzar-lo.L’equació química corresponent a la neutralització de l’hidròxid amb l’àcid és:

H2SO4(aq) + 2 NaOH(aq) → Na2SO4(aq) + 2H2O(l)

Segons aquesta equació cada mol de H2SO4 reacciona amb 2 mols deNaOH.Per tant, els mols de H2SO4 necessaris per neutralitzar els 0,4 g de NaOHsón:

1 mol NaOH 1 mol H2SO4n(H2SO4) = 0,40 g NaOH � –––––––––––– � ––––––––––––– = 40 g NaOH 2 mol NaOH

= 5 � 10-3 mol H2SO4

El volum de solució d’àcid sulfúric necessari per a aquesta neutralitzacióserà:

1 dm3 H2SO4V (solució) = 5 � 10-3 mol H2SO4 ––––––––––––––––– = 0,033 dm3 = 33 cm30,15 mol H2SO4

A

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 151

152


7. El pH de les solucions aquosesFixa’t en l’etiqueta d’un xampú en la qual es pot llegir «pH = 5,5». Què sig-

nifica aquesta dada?

Les solucions aquoses podem classificar-les en tres grups: solucions àci-des, solucions neutres i solucions bàsiques.

Una solució és més àcida com més gran és la concen-tració d’ions hidrogen, H+

(aq). Una solució és més bàsicacom més gran és la concentració d’ions hidròxid OH–

(aq).

Generalment, aquestes concentracions són petites iresulta còmode expressar l’acidesa o basicitat d’una solu-ció mitjançant una escala numèrica que va del 0 al 14 i ques’anomena escala de pH.

En aquesta escala una solució àcida té un pH infe-rior a 7.

Com més àcida és una solució, més petit és el seu pH.

Una solució bàsica té un pH superior a 7.

Com més bàsica és una solució, més gran és el seupH.

Un pH igual a 7 significa que la solució és neutra, noés ni àcida ni bàsica.

Si el pH d’una solució augmenta, la concentració d’ions hidrogen també aug-menta?

Tenim dues solucions diluïdes de concentració igual, una d’hidròxid de sodi il’altra d’àcid clorhídric. Indica, raonant-ho, quina de les dues té un pH menor.

Tenim dues solucions diluïdes de la mateixa concentració, una d’àcid acètic il’altra d’àcid clorhídric. Indica quina de les dues té un pH més gran.

8

7

6

A C T I V I TAT S

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH

Solucions àcidesSolucions neutres

Solucions bàsiques

Augmenta la basicitatAugmenta l’acidesa

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 152

153


7.1 Determinació del pH d’una solucióMitjançant un paper indicador de pHAquest indicador, anomenat simplement paper pH, és

un paper absorbent impregnat per una mescla d’indica-dors àcid-base acolorits. Això permet que el paper variï decolor segons el pH de la solució: a cada unitat de pH licorrespon un color diferent (figura A).

En el laboratori, per utilitzar el paper de pH, es col·loca,amb l’ajut d’una vareta de vidre, una gota de solució sobreun tros petit de paper. Es compara el color que pren ambels colors de l’escala de referència.

Si la solució és àcida, el paper es tenyeix de color ver-mell, més intens com més gran és la concentració d’ionshidrogen. Si la solució és bàsica, es tenyeix de color blau,més intens com més gran és la concentració d’ions hidrò-xid (figura B).

Amb aquest mètode podem saber el pH aproximatd’una solució.

Mitjançant un pHmetreEl pH pot ser un nombre decimal, però el paper indica-

dor no ens permet tal precisió. Això s’aconsegueix utilit-zant uns aparells denominats pHmetres (figura C), quepermeten la lectura del pH d’una solució.

Cinta de paper indicador de pH.

Una gota de solució produeix un canvi de color. pHmetre.

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH

HCl (aq) NH3(aq)

1 mol/l 1 mol/lNaOH (aq)

1 mol/lvinagre

refresc de cola suc de taronja

aigua amb gas

aigua acabada de destil·lar

sang lleixiu

aigua sabonosa

molt bàsicabàsicaneutraàcidamolt àcida

A

B

B

A la taula següent figura el pH d’alguns líquids o solucions comunes:

C

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 153

154


Importància del pHEl grau d’acidesa o basicitat, expressat pel seu pH, és cada vegada més uti-

litzat, no solament en química, sinó també en biologia, medicina, agricultura ioceanografia. És important controlar el pH de l’aigua que bevem, el dels medi-caments, el del cos humà, el dels terrenys de conreu, el dels cosmètics, el delsoceans...

Amb un pHmetre s’ha mesurat el pH de quatre solucions:

Solució A: pH = 9,5 Solució C: pH = 2,3Solució B: pH = 11,9 Solució D: pH = 7

a) Quina o quines solucions són àcides? Quina o quines són bàsiques?b) En quina d’aquestes solucions la concentració d’ions hidrogen és més elevada?

Raona les respostes.

Tres vasos de precipitats contenen, inicialment, el mateix volum d’aigua. En und’aquests s’afegeixen 10 gotes d’àcid clorhídric 0,1 mol/dm3.En un altre vas s’afegeixen 10 gotes d’àcid acètic 0,1 mol/dm3.En el darrer, 10 gotes d’una dissolució d’hidròxid de sodi 0,1 mol/l.

Indica, raonant-ho, quina de les tres dissolucions té el pH més gran i quina elmés petit.

10

9

A C T I V I TAT S

E X E M P L ELa importància del pH en les terres de conreuEl pH dels sòls condiciona la natura de la vegetació que hi creix.Així, les patates creixen molt bé en sòls lleugerament àcids, de pH 6-6,5;en canvi, la bleda-rave sucrera o remolatxa sucrera necessita un sòl de pHentre 7 i 7,7.En els sòls àcids, la vegetació és pobra; si són molt àcids, són àrids.La vegetació és més rica en terrenys lleugerament bàsics.Quan es vol un conreu determinat, es pot modificar el pH del sòl afegint-hiels productes adequats a cada cas. D’aquest estudi, se n’encarreguen elstècnics agrícoles.

Les hortènsies fan flors violàcies en sòls lleugerament àcids, i flors rosades en sòls neu-tres o lleugerament bàsics.

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 154

155


■ S’anomenen electròlits les substàncies pures que, dissoltes en aigua, condueixen el corrent elèctric. Els no-electròlitssón aquelles substàncies pures que, en iguals condicions, no condueixen el corrent elèctric.

■ Els àcids, els hidròxids o bases i les sals són electròlits. Són no-electròlits el sucre, la glucosa, l’alcohol...

■ La conductivitat elèctrica de les solucions dels electròlits és deguda al fet que aquestes solucions contenen ionspositius i negatius, procedents de la substància dissolta, que es mouen a través de la solució.

■ S’anomena electròlit fort un compost químic que, en solució diluïda, es troba completament o quasi completamenten forma d’ions. S’anomena electròlit feble el compost que, en dissoldre’s en aigua, s’ionitza només parcialment.Això significa que la solució obtinguda conté ions i molècules del compost sense ionitzar.

■ Els hidròxids o bases són compostos formats per la combinació d’un catió metàl·lic amb l’ió o els ions hidròxid,OH–.

■ Els hidròxids en dissoldre’s en aigua donen ions hidròxid, OH–.

■ Els àcids són substàncies que, en dissoldre’s en aigua, donen ions hidrogen H+. Són exemples d’àcids l’àcid clorhí-dric, HCl, l’àcid sulfúric, H2SO4, i l’àcid fosfòric, H3PO4.

■ Podem distingir dues classes d’àcids:– Hidràcids. Són àcids formats per un no-metall, concretament F, Cl, Br, I, S, Se i Te, i l’hidrogen.– Oxoàcids. Són àcids en la molècula dels quals, a més d’hidrogen, hi ha oxigen.

■ Una sal deriva d’un àcid (hidràcid o oxoàcid) per substitució de l’ió o els ions hidrogen, per cations metàl·lics o perl’ió amoni, NH .

■ La neutralització consisteix en la reacció entre els ions H+(aq) dels àcids i els ions OH–

(aq) dels hidròxids per donarmolècules d’aigua:

àcid + hidròxid ⎯→ sal + aigua

■ L’acidesa o la basicitat d’una solució aquosa diluïda es pot expressar mitjançant una escala numèrica que va del 0 al14, anomenada escala de pH.

■ Una solució àcida té un pH inferior a 7.

■ Una solució bàsica té un pH superior a 7.

■ Un pH igual a 7 significa que la solució és neutra, no és ni àcida ni bàsica.

R E S U M

+4

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 155

156

Material

PROCEDIMENT

Conductivitat de les solucions

1. Torna a fer el muntatge de la figura A, pàgina 144 d’aquesta unitat, però col·locant en el cir-cuit un amperímetre en lloc d’una bombeta.– En un vas de precipitats posa-hi un cert volum d’àcid clorhídric i, en un altre d’igual, el

mateix volum d’àcid acètic.– Introdueix els elèctrodes en l’àcid clorhídric, tanca el circuit i anota el resultat de la lectura

de l’amperímetre.– Després de netejar els elèctrodes amb aigua destil·lada, els introdueixes en l’àcid acètic,

però tenint cura que la distància entre els elèctrodes i l’altura submergida sigui la mateixaque en el cas anterior.

– Llegeix de nou l’amperímetre i compara tots dos resultats.– Quina de les dues solucions té una concentració més gran d’ions?– Fixa’t que, en fer aquesta experiència, hem mantingut constants la concentració dels àcids,

la distància entre els elèctrodes, la longitud submergida d’aquests, la pila, el circuit, etc. Pertant, els resultats obtinguts només depenen de la classe d’electròlit.

De les teves observacions, pots deduir quina de les dues solucions té una concentració mésgran d’ions?

2. Determina el pH d’algunes solucions fent servir paper pH.Abans de començar l’experiència has de tenir en compte que:– S’ha de tallar el paper pH en trossos petits. Per manipular-lo, has de tenir les mans aca-

bades de rentar i eixutes.– Has de col·locar el trosset de paper sobre un vidre de rellotge ben net. Igualment la vareta

de vidre ha d’estar ben neta.– No introdueixis mai el paper pH directament en la solució, per no contaminar-la.

ACTIVITATS

1. Determina el pH aproximat de les solucions següents:– Aigua amb sucre.– Dissolució de detergent utilitzat a la rentadora.– Vinagre.– Xampú.– Àcid clorhídric 0,1 mol/l.– Aigua mineral amb gas.– Amoníac o hidròxid de sodi diluïts.

Anota les teves observacions a la teva llibreta i ordena les solucions en ordre creixent delseu pH.

Objectiu– Diferenciar un electròlit

dèbil d’un de feble.– Aprendre a manipular el

paper pH.

– Vas de precipitats– Elèctrodes de grafit o d’acer inoxidable– Amperímetre (o bombeta)– Fils conductors– Solucions d’àcid clorhídric i àcid acètic 0,1mol/l– Aigua destil·lada– Suport– Pinces– Nou

ACTIVITATEXPERIMENTAL

Conductivitat de lessolucions d’electròlits

Utilització del paperindicador de pH

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 156

157


Defineix breument els termes següents: anió, electròlit, ió,no-electròlit, ànode, càtode, catió.

«El clorur de potassi, KCl, dissolt en aigua es comportacom un electròlit fort.» Explica el significat d’aquesta frase.

Tenim 1 dm3 de solució de clorur de potassi 0,1 mol/dm3.Calcula el nombre total d’ions que hi ha en la solució.

L’hidròxid de potassi, KOH, dissolt en aigua es comportacom una base forta (electròlit fort). Es dissolen en aigua0,56 g d’hidròxid de potassi (sòlid) fins a obtenir 1 dm3 desolució.

Calcula el nombre total d’ions que hi ha en cada cm3 desolució.

L’hidròxid de bari, Ba(OH)2, és una base forta. Quina és laconcentració d’ions hidròxid en una solució d’hidròxid debari 0,05 mol/dm3?

Formula:

hidròxid de plom (II)hidròxid de platahidròxid d’aluminihidròxid de barihidròxid d’estany (IV)

Anomena:

Ni(OH)2 CsOHCd(OH)2 Cr(OH)3Be(OH)2 Rb(OH)2Sr(OH)2 CuOHMn(OH4 Co(OH)2

Anomena:

BrO– Sr(IO3)2 KMnO4 OH–

HS– FeCl3 I– MnOHClO3 Cr(HSO4)3 Se HSOH2CO3 H3PO4 HNO3 KClOHMnO4 NiBr2 CaCO3 NaClO4

Anomena:

HCO HClO ClO HgI2 HNO2 Cd(ClO)2

MnCl2 FeBr2 KH2 PO4

Na2 HPO4 H2 SO3 H2 SO4

Formula:

hidrogenselenur de potassi hipoclorit de radinitrit de cesi iodit de níquel (II)carbonat de beril·li ió nitratbromat d’amoni ió nitritsulfat de zinc ió bromitsulfat d’estronci perclorat de plataió iodat sulfat de ferro (III)ió sulfit iodur de calci

Escriu l’equació química corresponent a la neutralització deles solucions següents:

a) Àcid nítric i hidròxid de calci.b) Àcid sulfúric i hidròxid de bari.c) Àcid clorhídric i hidròxid de potassi.

Una solució conté 0,48 g d’hidròxid de calci.Calcula quin volum d’àcid clorhídric 0,5 mol/dm3 cal perneutralitzar-lo.

Nota: Abans de fer els càlculs necessaris, has d’escriurel’equació química corresponent a la neutralització del’hidròxid amb l’àcid.

Es mesclen 100 cm3 d’una solució d’hidròxid de sodi0,1 mol/dm3 amb 100 cm3 de solució d’àcid clorhídric deconcentració igual.Després es deixa evaporar l’aigua i queda un residu cris-tal·lí que, una vegada sec, es pesa en una balança.

a) Formula el compost cristal·lí format i posa-li nom.b) Calcula els grams que s’han obtingut d’aquest com-

post.

Calcula quin volum d’una solució d’àcid sulfúric0,2 mol/dm3 es necessita per neutralitzar 1 g d’hidròxid desodi, prèviament dissolt en aigua.

a) Calcula quants cm3 d’una solució d’hidròxid depotassi 0,3 mol/dm3 són necessaris per neutralitzar100 cm3 d’una solució d’àcid sulfúric 0,1 mol/dm3.

b) Escriu l’equació química corresponent a aquesta neu-tralització.

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

A C T I V I TAT S F I N A L S

2–

–4–3

–3

–2

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 157

158


Es disposa de tres solucions que contenen:

a) 1 g d’hidròxid de liti, LiOH.b) 1 g d’hidròxid de sodi, NaOH.c) 1 g d’hidròxid de potassi, KOH.

A partir de les masses atòmiques del liti, el sodi i el potas-si, raona, sense fer càlculs, quina de les tres solucionsnecessita una quantitat més gran d’àcid clorhídric per a laseva neutralització.

L’acidesa del vinagre és deguda a l’àcid acètic que contédissolt. L’àcid acètic es neutralitza amb l’hidròxid de sodisegons:

CH3-COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3-COONa(aq) + H2O(l)

acetat de sodi

Per neutralitzar 10 cm3 d’un tipus de vinagre, s’han emprat15,2 cm3 d’una solució d’hidròxid de sodi 0,5 mol/dm3.

Calcula els grams d’àcid acètic que conté 1 litre de vinagre.

Un vas de precipitats conté una solució d’hidròxid de sodi0,1 mol/l. Un altre vas conté una solució del mateix hidrò-xid, però d’una concentració 0,01 mol/l. Indica, raonant-ho, quina de les dues solucions té un pH més gran.

Tenim dues solucions de concentració igual, una d’àcidnítric (àcid fort) i una altra d’àcid acètic (àcid feble). Quinade les dues té un pH més gran? Raona la resposta.

El pH pot ser un nombre decimal (7,3; 8,2; 9,4; etc.), peròel paper indicador de pH no ens permet tal precisió; s’a-consegueix tenir-la utilitzant uns aparells denominatspHmetres, que permeten la lectura del pH d’una solució.

Amb un pHmetre s’ha mesurat el pH de cinc solucions:Solució A pH = 6,5 Solució D pH = 13Solució B pH = 7,5 Solució E pH = 2Solució C pH = 3

Quina o quines solucions són àcides? Quina o quines sónbàsiques? En quina d’aquestes la concentració d’ionshidròxid és més elevada?

Raona les respostes.

19

18

17

16

15

A C T I V I TAT S D E S Í N T E S I1. Senyala, raonant-ho, quines propietats de les indicades a continuació són característiques dels àcids, dels hidròxids o de tots

dos alhora:

a) Fan canviar de color una solució incolora de fenolftaleïna.b) Molts són tòxics.c) En solució aquosa condueixen l’electricitat.d) Poden ser forts i febles.e) Tenyeixen de vermell, més o menys intens, el paper indicador de pH.f) Reaccionen amb alguns metalls desprenent hidrogen (gas).

2. El clorur de bari és un compost iònic. Dissolt en aigua es troba totalment ionitzat:

BaCl2(s) ⎯⎯⎯→ 2 Cl–(aq) + Ba2+(aq)

Calcula el nombre total d’ions que hi ha en un cm3 d’una solució de clorur de bari 0,05 mol/ dm3.

3. Formula: Anomena: Formula: Anomena:

hidròxid de ferro (III) LiOH nitrat de bari Sn(NO3)4hidròxid de zinc Mg(OH)2 carbonat de potassi MgSO4

àcid fosfòric HNO3 sulfit de calci Cr(ClO3)3àcid perclòric HBr clorit de coure (II) Li H2PO4

àcid sulfhídric HIO3 hidrogensulfat de zinc AgBrO

4. Formula: ió sulfat; ió carbonat; ió nitrit; ió sulfur; ió hidrogensulfit; ió hidrogencarbonat.

5. Calcula quin volum d’una solució d’àcid clorhídric 0,1 mol/dm3 es necessita per neutralitzar 0,5 g d’hidròxid de potassi prèvia-ment dissolt en aigua. Escriu l’equació química corresponent a aquesta neutralització.

aigua

FQ4_unitat_08 11/4/08 19:04 Página 158

8. Àcids, Bases i Sals

Documents

Transcript of 8. Àcids, Bases i Sals