30
Unit 11: AcidsBasesSalts Essential Question: What chemical properties determine the acidity or basicity of a compound?

Unit11: Acids,Bases,Salts%josephinesclassroom.weebly.com/uploads/3/8/5/3/38536063/unit_eleven_pdf.pdfUnit11: Acids,Bases,Salts% Essential)Question:)What chemical)propertiesdetermine)

  • Upload
    others

  • View
    59

  • Download
    4

Embed Size (px)

Citation preview

Unit  11:  Acids-­‐Bases-­‐Salts  Essential  Question:  What  

chemical  properties  determine  the  acidity  or  basicity  of  a  

compound?  

Acid  v.  Base?!  1. SOUR  Taste:  ex)  Lemons,  vinegar,  tomato  paste,  carbonated  beverages  

2. Conduct  ELECTRICAL  CURRENT:  Electrolytes  are  substances  that  conduct  electrical  currents  �  this  “ability”  is  dependent  on  a  solution’s  ION  concentration  

�  HIGH  concentration  =  HIGH  conductivity  =  STRONG  ACID  (and  vice-­‐versa  for  weak  acids)…more  on  THIS  later!  J  

Acid  v.  Base?!  3.  React  with  BASES  to  form  H2O  &  SALT:  aka  

� Neutralization  Reaction,  which  produces  SALTS,  composed  of  one  (+)  metallic  or  polyatomic  ion  &  one  (-­‐)  non-­‐hydroxide  (OH-­‐)  ion  

4.  Produces  HYDROGEN  GAS:  see  table  “J”  again!  �  metals  that  are  ABOVE  H2  will  produce  hydrogen  gas  &  a  salt  

5.  Change  COLOR  of  INDICATORS!  more  on  THIS  later!  J  

Acid  v.  Base?!  1.  BITTER  TASTE:  like  ant-­‐acids/milk  of  magnesia/pepto-­‐bismol  (chalky)    

2.  Slippery/Soapy  Feeling…ew!  3.  Conduct  ELECTRICAL  CURRENT:  Just  like  

acids…  HIGH  concentration  =  HIGH  conductivity  =  STRONG  BASE  (and  vice-­‐versa  for  weak  bases)…  

4.  React  with  ACIDS  to  form  H2O  &  SALT!  (interdependent…?)  

5.  Change  COLOR  of  INDICATORS!  more  on  THIS  later!  J  

Arrhenius  Theory  � Svante  Arrhenius…  Swedish  chemist  � Arrhenius  ACID:  Hydrogen  =  (+)    ion  when  in  a  water  solution  � ex)  HCl  à  H+  +  Cl-­‐  � Hydrochloric  Acid  ionizes  in  water  to  form  hydrogen  and  chloride  ions  

� NOT  ALL  hydrogen-­‐containing  substances  are  acids  � ex)  Methane,  CH4  …these  hydrogens  remain  covalently  bonded  to  “C”,  neither  being  electrolytes  NOR  an  acid  

The  Hydrogen  &  Hydronium  ION…  

� Hydrogen  Atom  =  1  e-­‐  orbiting  the  nucleus  which  contains  single  proton  

� Hydrogen  Ion:  Positive  PROTON  (+)  �  formed  when  electron  lost,  leaving  behind  the  proton  

�  But  here’s  the  deal….  �  hydrogen  won’t  STAY  a  single,  positive  proton  because  it’s  too  darn  attracted  to  any  unshared  pair  of  electrons  in  the  water  solution!  

�  RESULT:  Proton  covalently  bonds  with  the  water  forming  H3O+            

�  Acids  dissolve  in  water  and  react  to  produce  hydronium  and  negative  ions  

The  Hydrogen  &  Hydronium  ION…  

HCl  +  H2O  à  H3O+  +  Cl-­‐  

�  RESULT:  SINGLE  Hydrogen  Ion  produced  from  each  molecule  of  HCl  (according  to  above  equation)  

�  ANY  acid  that  produces  1  hydrogen  ion  =  MONOPROTIC    H2SO4  à  H+  +  HSO4-­‐  

 HSO4-­‐  à  H+  +  SO42-­‐  =  DIPROTIC,  or  produces  TWO  hydrogen  ions  

The  Hydrogen  &  Hydronium  ION…  

The  Hydroxide  ION…  (OH-­‐)  � Arrhenius  BASE:  Hydroxide  =  (-­‐)  ion  when  in  a  water  solution  � Hydroxide  ion  makes  water  solution  an  electrolyte  � responsible  for:  slippery  feel/bitter  taste  

� NH3  =  ??  NH3  +  H2O  à  NH4+  +  OH-­‐  

� even  though  don’t  have  OH-­‐  still  a  base  that  forms  it  when  reacted  with  water!  

� **ALCOHOLS  (-­‐OH  groups)  are  NOT  bases!  (don’t  ionize  in  H2O)  

=  ammonia  

Naming  Acids  &  Bases  � Binary  Acids  are  composed  of  Hydrogen  &  1  other  element  

How  to  Name  BINARY  Acids:  (see  table  “K”)  

� start  with  “Hydro-­‐”  � followed  by  name  of  OTHER  element,  but  with  NEW  ending…  “-­‐ic”  +  word  “ACID”  � ex)  Hydrogen  Chloride  gas,  HCl  (g)  becomes  …  � Hydrochloric  Acid  

Naming  Acids  &  Bases  � Ternary  Acids  are  composed  of  Hydrogen  &  polyatomic  ion  that  contains  Oxygen  

How  to  Name  TERNARY  Acids:  (see  table  “K”)  

� change  to  new  endings  �  “-­‐ate”  becomes  “-­‐ic”  �  “-­‐ite”  becomes  “-­‐ous”  *however,  sometimes  names  are  modiXied  slightly!  

� Bases  =  positive  ion  +  add  “hydroxide”  � ex)  Ca(OH)2  =  

Ex)  HNO3  ….  =  NITRIC  Acid  

=  Calcium  Hydroxide  

Naming  Acids  &  Bases  -­‐  PracGce  **Don’t  use  your  reference  table..see  if  you  can  name  these  common  acids  and  bases!  

HCl  H2SO4  H2SO3  HNO3  HNO2  KOH  NaOH  

Hydrochloric  Acid  Sulfuric  Acid  Sulfurous  Acid  Nitric  Acid  Nitrous  Acid  Potassium  Hydroxide  Sodium  Hydroxide  

Acid-­‐Base  ReacGons  � REMEMBER!  any  METAL  above  H2  on  table  J  will  react  with  an  acid  to  make  H2  and  a  salt!  

Ex)  Zinc  and  Hydrochloric  Acid  � will  it  react??  � Zn  (s)  +  2  HCl  (aq)  à  

� ….will  Copper  react  with  hydrogen  ions  in  acids  � NO,  because  it’s  BELOW  Hydrogen  Gas  on  table  J!!  

H2  (g)  +  ZnCl2  (aq)  

YES!  Zinc  is  ABOVE  H2!  

NeutralizaGon  ReacGons  � Arrhenius  Acid  reacts  with  Arrhenius  Base  to  make  water  and  salt  

Ex)  Hydrochloric  Acid  &  Sodium  Hydroxide  � HCl(aq)  +  NaOH(aq)  à    

ACID  +  BASE  à  WATER  +  SALT  

à  Write  IONIC  EQUATION:  

H+(aq)+Cl-­‐(aq)+Na+(aq)+OH-­‐(aq)àH2O(l)+Na+(aq)+Cl-­‐(aq)  

�  NOTE:  Na  &  Cl  ions  are  on  BOTH  SIDES;  left  unchanged  and  are  SPECTATOR  IONS  =  can  be  OMITTED  

H2O  (l)  +  NaCl  (aq)  

NeutralizaGon  ReacGons  H+(aq)+Cl-­‐(aq)+Na+(aq)+OH-­‐(aq)  

à  

H2O(l)+Na+(aq)+Cl-­‐(aq)  

� SO,  omitting  spectator  ions  yields  the  NET  EQUATION…  

H+  (aq)  +  OH-­‐(aq)  à  H2O(l)  

� All  neutralization  reactions  have  the  same  net  equation  

NeutralizaGon  ReacGons  Write  the  equation  for  the  neutralization  reaction  between  dilute  Nitric  Acid  &  Potassium  Hydroxide…  

Nitric  Acid  =    Potassium  Hydroxide  =    

sample:  Acid  +  Base  à  Water  +  Salt    

HNO3  +  KOH  à  H2O  +  salt  

*salt  created  from  positive  ion  of  the  base  and  negative  ion  of  the  acid  

therefore:  HNO3  +  KOH  à  H2O  +  KNO3  *always  check  the  equation  is  BALANCED!*  

HNO3   KOH  

NeutralizaGon  ReacGons  Write  the  equation  for  the  neutralization  reaction  between  Calcium  Hydroxide  &  Sulfuric  Acid…  Sulfuric  Acid  =  

Calcium  Hydroxide  =    

sample:  Acid  +  Base  à  Water  +  Salt    

H2SO4  +  Ca(OH)2  à  H2O  +  salt  

therefore:  H2SO4  +  Ca(OH)2  à  2H2O  +  CaSO4  

H2SO4  

Ca(OH)2  

NeutralizaGon  ReacGons  Write  the  equation  for  the  neutralization  reaction  between  Magnesium  Hydroxide  &  Hydrochloric  Acid..  Hydrochloric  Acid  =  

Magnesium  Hydroxide  =    

sample:  Acid  +  Base  à  Water  +  Salt    

HCl+  Mg(OH)2  à  H2O  +  salt  

therefore:  2HCl  +  Mg(OH)2  à  2H2O  +  MgCl2  

HCl  

Mg(OH)2  

NeutralizaGon  ReacGons  PracGce  Which  compound  reacts  with  an  acid  to  produce  water  and  a  salt?...  

� CH3Cl  

� CH3COOH  

� KCl  � KOH  

**KOH**  

NeutralizaGon  ReacGons  PracGce  Which  compound  represents  a  salt...  

� KOH  � KCl  

� CH3OH  

� CH3COOH  

**KCl**  

NeutralizaGon  ReacGons  PracGce  Write  the  balanced  equation  for  the  following  neutralization  rxns  &  write  name  of  SALT  formed…  

Phosphoric  Acid  &  Lithium  Hydroxide  

� H3PO4  +  3LiOH  à  3H2O  +  Li3PO4  Nitric  Acid  &  Sodium  Hydroxide  

� HNO3  +  NaOH  à  H2O  +  NaNO3  Sulfuric  Acid  &  Magnesium  Hydroxide  

� H2SO4  +  Mg(OH)2  à  2H2O  +  MgSO4  

Lithium  Phosphate  

Sodium  Nitrate  

Magnesium  Sulfate  

Acidity  v.  Alkalinity  So,  if  H2O  has  BOTH  H+  and  OH-­‐,  then  is  it  an  acid  or  base?  

It’s  both!  Water  is  Amphoteric,  meaning  it  can  take  on  the  role  of  an  acid  OR  base  depending  on  it’s  environment!  

…according  to  Le  Châtelier’s  Principle:  

HOH    H+  +  OH-­‐  SO…    [H+]  =  [OH-­‐]  

à If  ONE  of  these  factors  increases,  the  other  decreases  à Therefore:  When  [H+]  increases,  it  becomes  ACIDIC  &  when  [OH-­‐]  increases,  it  becomes  BASIC  à Measure  of  Basicity  =  ALKALINITY    

pH  Scale  What  exactly  IS  pH  and  how  is  it  related  to  acids  and  bases?  

�  pH  is  a  scale  that  expresses  [H+]  as  a  #  between  0  &  14.  � WATER  is  NEUTRAL…pH  =  7  �  Each  single  digit  change  represents  a  change  of  10,  so  moving  from  pH  5  to  7  is  a  change  of  100  

   

 

�  ACIDIC  =  0-­‐6          BASIC  =  8-­‐14    

pH  Scale  

 WATER  

BASIC  “B”  

pH  Scale  –  conclusions?  

 

Why  bother  using  this  scale?  What  can  we  conclude  from  it?  

�  If  something  has  a  HIGHER  pH,  then  how  can  we  describe  it  in  terms  of  it’s  concentration…  �  LOWER  [H+],  less  acidic  

�  This  means  there  are  fewer  ___________  in  solution!  �  PROTONS!  

Indicators  –  Table  M  �  Indicators  change  color  when  they  gain  or  lose  protons…  aka  Hydrogen  Ions  

� Most  commonly  used/heard  of  academically  =  LITMUS  �  Common  indicators:  �  Phenolphthalein  � Methyl  Orange  

�  In  order  for  a  change  in  color  to  occur  it  has  to  be  BELOW  or  ABOVE  the  indicated  #s  on  table  M  �  Ex)  LITMUS  paper  will  turn  RED  below  4.5  and  turn  BLUE  above  8.3  

�  Bromthymol  blue  �  Litmus  

Acid-­‐Base  TitraGons  How  can  we  determine  the  concentration  of  an  unknown  acid  or  base  via  a  neutralization  reaction?  

NEUTRAL  =      

Therefore:  #  moles  Acid  =  #  moles  Base  

   ….  #  moles  H+  =    moles  OH-­‐  

M1V1  =  M2V2  or  MAVA  =  MBVB  

       *see  table  T!!  (titration)  

ACID  +  BASE….  of  EQUAL  parts!  

What  is  the  concentration  of  a  hydrochloric  acid  solution  if  50.0mL  of  a  0.250  M  KOH  are  needed  to  neutralize  20.0  mL  of  the  HCl  solution  of  unknown  concentration?  

Base  =        MolarityBase  =            VolumeBase  =    

Acid  =        MolarityAcid  =        VolumeAcid  =    

Formula:      MAVA    =    MBVB  MA  (20.0mL)      =            (0.250M)(50.0mL)  

MA    =  (0.250M)(50.0mL)  

   (20.0mL)      

KOH  

Acid-­‐Base  TitraGons  

0.250M     50.0mL    

HCl   …??     20.0mL    

MA  =  0.625  M  

What  is  the  concentration  of  a  sulfuric  acid  solution  if  50.mL  of  a  0.25  M  KOH  are  needed  to  neutralize  20.  mL  of  the  H2SO4  solution  of  unknown  concentration?  

Base  =        MolarityBase  =            VolumeBase  =    

Acid  =              MolarityAcid  =        VolumeAcid  =    

Formula:      MAVA    =    MBVB  MA  (20.mL)      =            (0.25M)(50.mL)  

MA    =  (0.25M)(50.mL)  

   (20.mL)      

KOH  

Acid-­‐Base  TitraGons  

0.25M     50.mL    

H2SO4   …??     20.mL    

MA  =  0.625  M…but,  H2SO4  has  2H+  for  every  1  mole,  so  take:  

� à  0.625M/2  =  0.31M  

We’ve  already  concluded  that…  

�  Arrhenius  Acids  =  H+  

�  so,  amount  of  ACID  =  amount  of…    MONOprotic  Acids:  

ex)  HCl  à  H+  molarity  =  acid  solution  molarity  

�  2.5  M  HCl  =                    H+  

Diprotic  Acids:  

ex)  H2SO4  à  H+  molarity  =  2x  acid  solution  molarity  �  2.5  M  H2SO4  =          H+  

H+  

Acid-­‐Base  TitraGons  

2.5  M  

5.0  M  

**Same  concept  holds  true  for  TRI  protic  solutions  AND  bases