Reacția de neutralizare: Caracteristici, produse și exemple

O reacție de neutralizare este una care se produce între un acid și o specie de bază într-un mod cantitativ. În general, în acest tip de reacții în mediu apos se produc apă și o sare (specii ionice compuse dintr-un alt cation decât H + și un anion diferit de OH- sau O2-) conform ecuației următoare: acid + bază → sare + apă.

Într-o reacție de neutralizare sunt implicați electroliți, care sunt substanțe care, dizolvate în apă, generează o soluție care permite conductivitatea electrică. Acizi, baze și săruri sunt considerați electroliți.

În acest fel, electroliții puternici sunt acele specii care se disociază complet în ionii lor constitutivi atunci când sunt în soluție, în timp ce electroliții slabi sunt doar parțial ionizați (au o capacitate mai mică de a conduce un curent electric, adică nu sunt bine conductori ca electroliții puternici).

caracteristici

În primul rând, trebuie subliniat că, dacă reacția de neutralizare este inițiată cu cantități egale de acid și de bază (în mol), atunci când reacția se termină, se obține numai o singură sare; adică nu există cantități reziduale de acid sau bază.

În plus, o proprietate foarte importantă a reacțiilor bazate pe acid este pH-ul, care indică modul în care soluția este acidă sau bazică. Acest lucru este determinat de cantitatea de ioni de H + găsiți în soluțiile măsurate.

Pe de altă parte, există mai multe concepte de aciditate și bazicitate în funcție de parametrii care sunt luați în considerare. Un concept care se evidențiază este cel al lui Brønsted și Lowry, care consideră acidul drept o specie capabilă să doneze protoni (H +) și o bază ca specie capabilă să le accepte.

Acid-bază titrări

Pentru a studia corect și cantitativ o reacție de neutralizare între un acid și o bază, se aplică o tehnică numită titrare bazată pe acid (sau titrare).

Titrările bazate pe acizi constau în determinarea concentrației de acid sau de bază necesară pentru a neutraliza o anumită cantitate de bază sau acid cu concentrație cunoscută.

În practică, soluția standard (a cărei concentrare este cunoscută exact) trebuie adăugată treptat la soluția a cărei concentrație este necunoscută până la atingerea punctului de echivalență, în cazul în care una dintre specii a neutralizat complet cealaltă.

Punctul de echivalență este detectat de schimbarea violentă a culorii indicatorului care a fost adăugat la soluția de concentrație necunoscută atunci când reacția chimică dintre ambele soluții a fost finalizată.

De exemplu, în cazul neutralizării acidului fosforic (H ₃ PO ₄ ), va exista un punct de echivalență pentru fiecare proton care se detașează de acid; adică vor fi trei puncte de echivalență și vor fi observate trei schimbări de culoare.

Produse ale unei reacții de neutralizare

În reacțiile unui acid tare cu o bază puternică se efectuează neutralizarea completă a speciei, ca și în reacția dintre acidul clorhidric și hidroxidul de bariu:

(Ac) + Ba (OH) ₂ (ac) → BaCl2 (ac) + 2H20 (l)

Astfel, ionii în exces H + sau OH nu sunt generați, ceea ce înseamnă că pH-ul soluțiilor puternice de electroliți care au fost neutralizate este în mod intrinsec legat de caracterul acid al reactanților lor.

Dimpotrivă, în cazul neutralizării între un electrolit slab și un electrolit puternic (acid tare + bază slabă sau acid slab + bază tare) se obține disocierea parțială a electroliților slabi și apare constantă de disociere a acidului (K _a ) sau de la baza (Kb) slabă, pentru a determina caracterul acid sau bazic al reacției nete prin calcularea pH-ului.

De exemplu, aveți reacția dintre acidul cianhidric și hidroxidul de sodiu:

HCN (ac) + NaOH (ac) → NaCN (ac) + H20 (l)

În această reacție, electrolitul slab nu ionizează în mod semnificativ în soluție, astfel încât ecuația ionică netă este reprezentată după cum urmează:

HCN (ac) + OH- (ac) → CN- (ac) + H20 (l)

Acest lucru se obține după scrierea reacției cu electroliții puternici în forma lor disociată (Na + (ac) + OH- (ac) pe partea reactantului și Na + (ac) + CN- (ac) pe partea laterală produse), unde doar ionul de sodiu este un spectator.

În final, în cazul reacției dintre un acid slab și o bază slabă, neutralizarea menționată nu are loc. Acest lucru se datorează faptului că ambii electroliți disociază parțial, fără a se obține apa și sarea așteptate.

Exemple

Acid puternic + bază puternică

Reacția dată între acidul sulfuric și hidroxidul de potasiu într-un mediu apos este luată ca un exemplu, conform următoarei ecuații:

H2S04 (ac) + 2KOH (ac) → K2S04 (ac) + 2H20 (l)

Se poate observa că atât acidul cât și hidroxidul sunt electroliți puternici; prin urmare, ele sunt complet ionizate în soluție. PH-ul acestei soluții va depinde de electrolitul puternic care este în proporție mai mare.

Acid puternic + bază slabă

Neutralizarea acidului azotic cu amoniac are ca rezultat compusul nitrat de amoniu, după cum se arată mai jos:

HNO3 (ac) + NH3 (ac) → NH4N03 (ac)

În acest caz, apa produsă împreună cu sarea nu este respectată, deoarece ar trebui reprezentată ca:

(Ac) + NH4 + (ac) + OH- (ac) → NH4N03 (ac) + H20 (l)

Astfel, apa poate fi observată ca produs al reacției. În acest caz, soluția va avea un pH în esență acid.

Slab acid + bază puternică

Apoi, este prezentată reacția dintre acidul acetic și hidroxidul de sodiu:

CH3 COOH (ac) + NaOH (ac) → CH3 COONa (ac) + H20 (l)

Deoarece acidul acetic este un electrolit slab, acesta disociază parțial, rezultând acetat de sodiu și apă, a cărui soluție va avea un pH bazic.

Slab acid + bază slabă

În cele din urmă și așa cum s-a menționat mai sus, o bază slabă nu poate neutraliza un acid slab; Nici nu se întâmplă contrariul. Ambele specii sunt hidrolizate în soluție apoasă și pH-ul soluției va depinde de "rezistența" acidului și a bazei.