Teoria di Brønsted-Lowry. Esercizi svolti

La teoria di Brønsted–Lowry amplia quella inizialmente espressa da Arrhenius che non riusciva a giustificare l’acidità o la basicità di alcune specie

Nel 1923 fu elaborata la teoria di Brønsted–Lowry  formulata  da Johannes Nicolaus Brønsted e Thomas Martin Lowry. che  proposero indipendentemente l’uno dall’altro una nuova teoria acido-base. Secondo la teoria di Brønsted–Lowry un acido è un donatore di protoni e una base un accettore di protoni.

Esercizi sulla teoria di Brønsted-Lowry

Per meglio comprendere come tale definizione possa essere applicata si propongono alcuni esercizi tipici:

a)      qual è la base coniugata di ognuno dei seguenti acidi: HClO₄, H₂S_, PH₄⁺, HCO₃^–?

b)      qual è l’acido coniugato di ognuna delle seguenti basi: CN^–, SO₄^2-, H₂O, HCO₃^–?

Per rispondere a tali quesiti basti pensare che la base coniugata si ottiene sottraendo dalla specie un protone e un acido coniugato si ottiene aggiungendo alla specie un protone.

a) HClO₄ meno un protone (H⁺) è ClO₄^–. Analogamente le altre basi coniugate sono: HS^–, PH₃, e CO₃^2-

b) CN^– più un protone (H⁺) è HCN. Analogamente gli altri acidi coniugati sono HSO₄^–, H₃O⁺, e H₂CO₃

Lo ione  idrogeno solfito è anfiprotico;

a)       scrivere un’equazione relative alla reazione di HSO₃^– con l’acqua in cui lo ione agisce da acido

b)      scrivere un’equazione relative alla reazione di HSO₃^– con l’acqua in cui lo ione agisce da base

In entrambi i casi identificare le coppie  acido-base  coniugate

Viene richiesto di scrivere due equazioni che rappresentano le reazioni tra HSO₃^– e l’acqua, una in cui HSO₃^– agisca da acido ovvero dona un protone all’acqua, e una in cui HSO₃^– agisca da base accettando un protone dall’acqua.

2)

a) HSO₃^–  + H₂O ⇄ SO₃^2- + H₃O⁺

in tale reazione HSO₃^– agisce da acido e SO₃^2- è la sua base coniugata; H₂O agisce da base e H₃O⁺ è il suo acido coniugato

b) HSO₃^–  + H₂O ⇄ H₂SO₃ + OH^–

in tale reazione HSO₃^– agisce da base e H₂SO₃è il suo acido coniugato; H₂O agisce da acido e OH^– è la sua base coniugata

3)

Quando il monossido di litio si scioglie in acqua, la soluzione diventa basica per la reazione dello ione O^2- con l’acqua. Scrivere la reazione identificando le coppie acido-base coniugate

O^2-_(aq) + H₂O_(l) ⇄ OH^–_(aq) + OH^–_(aq)

O^2- è la base e OH^– il suo acido coniugato , H₂O è la base e OH^– è il suo acido coniugato

4)

Lo ione diidrogeno fosfato si può comportare da acido o da base; individuare in quale delle seguenti reazioni si comporta da acido e, per entrambe le reazioni identificare le coppie acido-base coniugate

H₂PO₄^– + H₂O ⇄ H₃PO₄ + OH^–

H₂PO₄^– + H₂O ⇄ HPO₄^2- + H₃O⁺

Nella prima reazione lo  ione diidrogeno fosfato acquista un protone e si comporta da base:

H₂PO₄^–  = base; H₂O = acido; H₃PO₄  = acido coniugato; OH^– = base coniugata

Nella seconda reazione lo ione diidrogeno fosfato perde un protone e si comporta da acido:

H₂PO₄^–  = acido; H₂O = base; HPO₄^2- = base coniugata; H₃O⁺ = acido coniugato

5)

Data  la reazione tra lo ione carbonato e lo ione idrogeno solfuro:

CO₃^2- + HS^– ⇄ HCO₃^– + S^2-

identificare le coppie acido-base coniugate.

La specie che accetta un protone è lo ione carbonato che si comporta quindi da base di Brønsted-Lowry , mentre lo ione idrogeno solfuro che perde un protone si comporta da acido. Pertanto le coppie acido-base coniugate sono:

CO₃^2- = base; HS^– = acido; HCO₃^– = acido coniugato; S^2- = base coniugata

6)

Data la reazione tra lo ione idrogenosolfito e lo ione idronio:
HSO₃^– + H₃O⁺ ⇄ H₂SO₃ + H₂O

identificare le coppie acido-base coniugate.

La specie che accetta un protone è lo ione idrogenosolfito che si comporta quindi da base di Brønsted-Lowry , mentre la specie che perde un protone è lo ione idronio che si comporta quindi da acido di Brønsted-Lowry.  Pertanto le coppie acido-base coniugate sono:

HSO₃^–  = base; H₃O⁺ = acido; H₂SO₃ = acido coniugato; H₂O = base coniugata