Nel 1923 Johannes Brønsted e Thomas Lowry, in modo indipendente, definirono l'acido come una specie che cede un protone e la base come una specie che lo accetta. Ne segue che una reazione acido-base trasferisce un protone, e ogni trasferimento crea due coppie coniugate. L'acqua può fare da acido o da base, e l'ammoniaca è una base anche se nella sua formula non c'è OH-. La teoria generalizza quella di Arrhenius, che vale solo per le soluzioni acquose.
Punti Chiave
Un acido è un donatore di protoni e una base è un accettore di protoni: la definizione è del 1923, formulata in modo indipendente da Brønsted e da Lowry.
Cedendo il protone, l'acido diventa la propria base coniugata; accettandolo, la base diventa il proprio acido coniugato.
Due specie legate da un solo protone formano una coppia coniugata, e un acido forte ha una base coniugata debole.
L'acqua è anfotera: con un acido fa da base, con una base fa da acido.
Il criterio è il protone che passa: la sostanza può non contenere H+ o OH-, e il solvente può essere diverso dall'acqua.
L'Approfondimento
Acido e base come donatore e accettore di protoni
Nel 1923 due chimici fisici, Johannes Nicolaus Brønsted (Danimarca) e Thomas Martin Lowry (Regno Unito), arrivarono in modo indipendente alla stessa definizione. Un acido è una specie che cede un protone. Una base è una specie che lo accetta. Una reazione acido-base è dunque un passaggio di protone da una specie a un’altra.
Quando un acido cede il suo protone, diventa la propria base coniugata. Quando una base accetta un protone, diventa il proprio acido coniugato. Secondo il corso di chimica organica dell’Università dell’Illinois a Springfield, pubblicato su LibreTexts, una coppia acido base coniugata è formata da due specie che differiscono per un solo protone. Ogni scambio produce quindi due coppie: l’acido con la sua base coniugata, la base con il suo acido coniugato. Lo stesso corso aggiunge che un acido forte lascia una base coniugata molto debole.
Esempi di acidi e basi di Brønsted: ammoniaca e acqua
Esempio pratico: nella reazione tra ammoniaca (NH3) e acqua (H2O), l’ammoniaca fa da base perché prende un protone dall’acqua. Nascono lo ione ammonio (NH4+) e lo ione idrossido (OH-). L’acqua, che il protone lo ha ceduto, ha fatto da acido. Le due coppie coniugate sono NH3 con NH4+ e H2O con OH-.
La molecola di ammoniaca non contiene alcun OH-. Secondo LibreTexts, con la teoria di Brønsted-Lowry una sostanza non deve più contenere H+ o OH- per essere un acido o una base. Secondo Wikipedia, in soluzione acquosa diluita l’ammoniaca forma quantità minime di ione ammonio.
L’acqua, acido o base a seconda dell’incontro
L’acqua si comporta da base con un acido e da acido con una base: per questo si dice anfotera. Nell’esempio dell’ammoniaca è l’acqua a cedere il protone, quindi lì è un acido. Con un acido, la stessa acqua sarebbe la base.
Brønsted-Lowry, Arrhenius e Lewis a confronto
Secondo Wikipedia, fu Arrhenius il primo a descrivere acidi e basi in termini molecolari con una definizione moderna. Quella definizione guarda alla presenza di idrogeno e di ione idrossido nella molecola e vale solo per le soluzioni acquose.
Arrhenius
Brønsted-Lowry
Che cosa guarda
Idrogeno e ione idrossido nella molecola
Il passaggio di un protone
Dove vale
Solo nelle soluzioni acquose
In linea di principio non dipende dal solvente
La teoria di Brønsted-Lowry generalizza quella di Arrhenius. Lewis propone una definizione alternativa, basata sugli elettroni e non sul protone: la sua base è chi dona una coppia di elettroni.
Presentazione
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✗ Mito Una sostanza è una base solo se contiene OH-.
✓ Realtà L'ammoniaca dimostra il contrario: nella sua molecola non c'è OH-, eppure prende un protone dall'acqua, e questo la rende una base.
✗ Mito Acidi e basi esistono solo nelle soluzioni in acqua.
✓ Realtà Questo vale per le definizioni di Arrhenius. Il comportamento acido-base di Brønsted-Lowry non dipende, in linea di principio, dal solvente, che non deve essere per forza l'acqua.
✗ Mito L'acqua è soltanto il solvente in cui avviene la reazione.
✓ Realtà L'acqua partecipa allo scambio di protoni. Nella reazione con l'ammoniaca cede un protone e fa da acido: è un comportamento anfotero.
Mappa concettuale
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L'ammoniaca fa da basePrende un protone dall'acqua
L'acqua fa da acido
Nascono NH4+ e OH-
L'acqua anfotera
Base con un acido
Acido con una base
Il confronto con altre teorie
ArrheniusSolo soluzioni acquose
Brønsted-LowryNon dipende dal solvente
LewisBase come donatrice di elettroni
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Nel 1923 Johannes Brønsted e Thomas Lowry, in modo indipendente, definirono l'acido come una specie che cede un protone e la base come una specie che lo accetta. Ne segue che una reazione acido-base trasferisce un protone, e ogni trasferimento crea due coppie coniugate. L'acqua può fare da acido o da base, e l'ammoniaca è una base anche se nella sua formula non c'è OH-. La teoria generalizza quella di Arrhenius, che vale solo per le soluzioni acquose.
Domande e risposte
Che cos'è la teoria di Brønsted-Lowry?
È la definizione di acido e base formulata nel 1923, in modo indipendente, da Johannes Nicolaus Brønsted e Thomas Martin Lowry. L'acido è il donatore di protoni, la base l'accettore, e la reazione acido-base è un passaggio di protone.
Che cos'è una coppia acido base coniugata?
È una coppia di specie che differiscono per un solo protone. L'acido che cede il protone diventa la propria base coniugata, la base che lo accetta diventa il proprio acido coniugato, per cui ogni scambio genera due coppie.
Una sostanza senza OH- può essere una base?
Sì. L'ammoniaca (NH3) è una base perché prende un protone dall'acqua; l'OH- compare solo dopo lo scambio.
L'acqua è un acido o una base?
Può essere l'uno o l'altra, ed è detta anfotera. Il ruolo dipende dalla specie con cui reagisce.
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