Gli ossidi, gli acidi e le basi e i sali

I composti chimici

In natura esiste un numero molto elevato di composti che vengono classificati in base agli elementi che li compongono e alle loro proprietà. I composti inorganici comprendono tutti i composti minerali, acidi, basi, sali ed acqua.

Gli ossidi

Gli ossidi sono composti che contengono l'ossigeno combinato con un altro elemento. Gli ossidi sono molto abbondanti nella crosta terrestre. La maggior parte di essi si è formata durante il raffreddamento del magma emesso dai vulcani, ma si possono formare anche per reazione dell'ossigeno dell'aria con i metalli o i materiali che costituiscono le rocce. I processi in cui prende parte l'ossigeno sono detti reazioni di ossidazione.

Gli ossidi vengono raggruppati in due gruppi principali:

gli ossidi metallici, formati dalla combinazione dell'ossigeno con un elemento metallico;
le anidridi, formate dalla combinazione dell'ossigeno con un elemento non metallico.

La maggior parte degli ossidi metallici sono solidi a temperatura ambiente e si trovano sotto forma di minerali. Ne sono un esempio, gli ossidi di ferro ( $FeO$ , $Fe_2O_3$ ), di calcio ( $CaO$ ).

La maggior parte delle anidridi a temperatura ambiente si trova allo stato gassoso. Alcuni esempi di anidridi molto comuni sono l'anidride carbonica o diossido di carbonio ( $CO_2$ ), gli ossidi dello zolfo ( $SO_2$ , $SO_3$ ) o gli ossidi di azoto ( $NO$ , $NO_2$ , $NO_3$ , $N_2O_3$ ).

Le rocce sono formate da minerali il cui componente principale è l'ossido di silicio o silice ( $SiO_2$ ), e anche le pietre preziose sono costituite da minerali. Il rubino, ad esempio, è costituito principalmente da ossido di alluminio ( $Al_2O_3$ ).

Gli acidi e le basi

Gli acidi e le basi sono sostanze sostanze irritanti e corrosive, spesso solubili in acqua. Sono sostanze molto comuni. Ad esempio, sono acidi il succo di limone e l'aceto, mentre hanno caratteristiche basiche i saponi e il bicarbonato di sodio. La differenza principale tra acidi e basi riguarda la reazione a cui danno luogo quando si sciolgono in acqua.

Gli acidi

Gli acidi sono sostanze che, quando sono sciolte in acqua, liberano ioni idrogeno $H^+$ .

$HCl\to H^++Cl^-$

L'acido cloridrico $HCl$ sciolto in acqua, ad esempio, rilascia uno ione idrogeno $H^+$ e uno ione cloruro $Cl^-$ .

$H_2SO_4\to2H^++SO_4^{2-}$

L'acido solforico $H_2SO_4$ sciolto in acqua, invece, rilascia due ioni idrogeno $H^+$ e uno ione solfato $SO_4^{2-}$ .

Esistono due gruppi di acidi:

gli ossiacidi, che contengono ossigeno. Si ottengono per reazione di un'anidride con l'acqua:

$SO_3+H_2O\to H_2SO_4$

gli idracidi, che si ottengono quando l'idrogeno si combina con alcuni non metalli:

$H_2+Cl_2\to 2HCl$

Le basi

Le basi sono sostanze che, quando vengono disciolte in acqua, liberano ioni ossidrile $OH^-$ .

$NaOH\to Na^++OH^-$

L'idrossido di sodio $NaOH$ sciolto in acqua, ad esempio, rilascia uno ione ossidrile $OH^-$ e uno ione sodio $Na^+$ .

Le basi si possono ottenere per reazione di un ossido metallico con l'acqua. I composti basici che si ottengono sono detti idrossidi.

$Na_2O+H_2O\to 2NaOH$

La scala del pH

Le molecole dell'acqua si dissociano dando luogo alla formazione di ioni idrogeno (che possono reagire con un'altra molecola d'acqua e formare gli ioni $H_3O^+$ ) e ioni ossidrile. Il numero di molecole che si dissociano è molto piccolo. Se si considera l'acqua distillata, al suo interno il numero di ioni $H_3O^+$ è uguale al numero di ioni $OH^-$ . Quando si aggiunge un acido o una base all'acqua, questo equilibrio cambia, ottenendo rispettivamente un eccesso di ioni $H_3O^+$ o $OH^-$ . Se la quantità di ioni $H_3O^+$ è superiore alla quantità di ioni $OH^-$ la soluzione si dice acida. Se, al contrario, la quantità di ioni $OH^-$ è maggiore della quantità di ioni $H_3O^+$ , la soluzione si dice basica o alcalina.

Il pH è una grandezza che indica la quantità di ioni presenti in soluzione e può assumere valori tra 0 e 14. La scala di pH è utilizzata per indicare l'acidità o la basicità di una soluzione.

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Se il pH è compreso tra 0 e 7, la soluzione è detta acida (più il valore di pH è basso, più la soluzione è acida).
Se il pH è uguale a 7, la soluzione è neutra (la concentrazione di ioni $H_3O^+$ è uguale alla concentrazione di ioni $OH^-$ ).
Se il pH è compreso tra 7 e 14, la soluzione è detta basica (più il valore di pH è elevato, più la soluzione è basica).

I sali

I sali sono composti ionici formati da uno ione negativo ed uno ione positivo legati attraverso un legame ionico, che presentano la struttura di un reticolo cristallino.

Essi si possono formare per reazione di un acido con una base, come nel caso del cloruro di sodio $NaCl$ , che si forma per reazione dell'idrossido di sodio ( $NaOH$ ) con l'acido cloridrico ( $HCl$ ):

$NaOH+HCl\to NaCl+H_2O$

I sali si distinguono in base agli elementi che li compongono in:

alogenuri, formati da un metallo ed un alogeno (elemento del 17° gruppo). Sono solubili in acqua. Un esempio è il cloruro di sodio $NaCl$ ;
solfuri, formati da un metallo e lo zolfo. Sono generalmente insolubili in acqua. Un esempio è il solfuro di ferro $FeS$ ;
solfati e solfiti, formati da un metallo e da un gruppo contenente zolfo e ossigeno, come, ad esempio, il solfato di magnesio $MgSO_4$ ;
nitrati e nitriti, formati da un metallo e un gruppo contenente azoto e ossigeno, come, ad esempio, il nitrato di potassio $KNO_3$ ;
carbonati, formati da un metallo e un gruppo contenente carbonio e ossigeno, come, ad esempio, il carbonato di calcio $CaCO_3$ ;
fosfati, formati da un metallo e un gruppo contenente fosfato e ossigeno, come, ad esempio, il fosfato di calcio $Ca_3(PO_4)_2$ .