Acid Base Theories

Slide1Acids, Bases and SaltsAcid-Base Theories CHAPTER 15 PA 530-538

Slide2What is an Acid?The term  acid  comes from the Latin term acere , which means " sour ". ex.  Lemon juice, vinegar, and many other foods taste sour.

Slide3AcidsBases • Taste sour • Corrosive • React with some metals to produce H 2 • Change Litmus to red  aci d = re d • React with bases to form water and salt. • Bases taste bitter • Feel slippery • Corrosive • Change Litmus to blue  base =  B lue • Become less basic when mixed with acids.

Slide4Always Use Ref. Tables (vinegar)

Slide5Table L Common Bases• Formula                     Name • Na OH (aq)                   sodium hydroxide • K OH (aq)                     potassium hydroxide • Ca( OH ) 2 (aq)               calcium hydroxide • NH 3 (aq)                      aqueous ammonia

Slide6Svante Arrhenius 1859 - 1927Swedish chemist, proposed theories of electrolytic disassociation (acids/bases) and greenhouse effect.

Slide7Arrhenius Theoryof Acids & Bases Acid  - produces hydrogen ion (H + )   in a solution. HA    H +  + A¯ Base  – produces hydroxide ion (OH¯) in a solution. XOH    X +  + OH¯

Slide8Nature of the Hydrogen Ion orProton • Proton is so small that does not exist isolated in water. • H +  +  H 2 O      H 3 O  + •                         Hydronium Ion

Slide9Nature of Hydroxide Ion• The presence of OH -  makes the substance an electrolyte and a base. • Alcohols contain the OH group but are NOT IONIC COMPOUNDS therefore alcohols are NOT bases. • C H O are molecular compounds NOT ionic compounds!!!!

Slide10HOW TO NAME ACIDS• NO OXYGEN IN FORMULA • HYDRO ----- ACID  HCl  Hydrochloric acid HBr Hydrobromic acid HF   Hydrofluoric acid H 2 S  Hydrosulfuric  acid • OXOA CIDS • CONTAIN OXIGEN IN FORMULA •  ENDING • OUS   if  ion ends ITE • IC   if ion ends in  ATE • Use table E

Slide11Solutions of Ionic Compoundsconduct electricity = Electrolytes Electrolytes – ions (charged particles) in solution. HCl (aq)     H +   + Cl - Hydrochloric Acid H + Cl  -

Slide12Solutions; Release OH -  (aq) Metal (+) and Non-Metal (-)   Electrolytes  – conduct electricity when dissolved in H 2 O

Slide13Solutions= Salts (ionic), acids, & bases Salts = ionic (+) (-) Strong Acid & Base Weak Acid or Weak Base Covalent = no ions bright dim dark

Slide14Conductivity apparatusElectrolytes – conduct electricity when dissolved in water

Slide15STRONG ACIDS• COMPLETELY DISSOCIATED • If the solution is 2 M, 2 mol of H + and 2 mol of Cl-

Slide16WEAK ACIDS• Partially dissociated. Molecules stay together and only some of them dissociate.

Slide17FHI F HBr F HCl F HNO 3 F H 2 SO 4 F HClO 4 G LiOH G NaOH G KOH G RbOH G CsOH

Slide18Naming Acids

Slide19Binary Acids- composed of hydrogen + 1  other  element Ex.   HCl    Hydrochloric Acid Binary Acids begin with “ hydro  -” followed by name of  other  element; modified with an ending of “- ic ”

Slide20Ternary Acids - molecular (covalent) - composed of hydrogen + oxygen containing polyatomic ion (Ref. E) Ex.    HNO 3     Nitric Acid    (NO 3 1-  Nitrate ion)         HNO 2     Nitrous Acid  (NO 2 1-  Nitrite ion)         H 2 SO 4   Sulfuric Acid (SO 4 2-  Sulfate ion) Ternary Acids = Anion suffix (-ate or -ite) is dropped and replaced with “- ic ” or “- ous ” respectively.

Slide21TABLE M common acids• H Cl(aq)                        hydrochloric acid • H NO 3 (aq)                    nitric acid • H 2 SO 4 (aq)                   sulfuric acid • H 3 PO 4 (aq)                   phosphoric acid • H 2 CO 3 (aq)                  carbonic acid • CH 3 COO H (aq) ethanoic acid • H C 2 H 3 O 2 (aq) (acetic acid)

Slide22Common Acids – Ref. KNitric acid (HNO 3 ) 1)  Most is used to make fertilizer 2)  Well known for making explosives Hydrochloric acid (HCl) 1)  Most is used to clean metals (pickling) 2)  Also called muriatic acid Sulfuric acid (H 2 SO 4 ) 1)  The most widely used chemical in the world 2)  Most of it is used to make fertilizer 3)  It is a good dehydrating agent 4)  It is used in car batteries

Slide24Properties of Bases1) Bases feel slippery 2) Bases are electrolytes 3) Bases are corrosive, poisonous, and can cause severe burns (Lye = conc. NaOH) 4) Bases turn litmus  blue ;  B lue  =  B ase 5) Bases = pH  greater than  7 B ig in  B ase 6)     Bases neutralize acids

Slide25Common Bases – Ref. LAmmonia NH 3 1)  The most widely used base 2)  Used in household cleaning materials 3)  Used as fertilizer; adds nitrogen to soil Calcium hydroxide (caustic lime) Ca(OH) 2 1)  Used  to make mortar and plaster 2)  Used to help neutralize acid soil Sodium hydroxide (Lye) NaOH 1)  One of the strongest bases 2)  Used in oven cleaners and drain cleaners

Slide27Always Use Ref. Tables Acids ending = “-  ic ” Bases = Metal  +  hydroxide (vinegar)

Slide28Reactions of Acid with metals• Use table J! • Metals above H 2  in table J react with acids by a single replacement reaction producing H 2. •  2 HCl + Zn     H 2   + ZnCl 2

Slide29Neutralization ReactionAcids and bases react to  neutralize  each other, forming water and a salt: Acid + Base      Water + Salt HA + XOH    H 2 O + XA Double Replacement Reaction

Slide30Titration• Is a process that uses a neutralization to determine the concentration of an acid or a base. Concentration in molarity is the amount of moles of solute per liter of solution.  When the reaction of neutralization is 1:1 we use the following formula in a titration • Ma x Va = Mb x V b

Slide31Vocabulary• Standard solution : the solution of known molarity • Buret : instrument to measure exact volumes of liquids • Erlenmeyer Flask • Indicator : a substance that changes color in the presence of an acid or base. • End point: when the amount of H +  = OH -

Slide32At the end point• Ma x Va = Mb x V b

Slide33BaseOH - Acid H + Acid – Base Titration Erlenmeyer flask Two Burets with valves at bottom. Record vol. in mL (twice) Color indicator = phenolphthalein

Slide37What is  pH ?pH is the negative logarithm of the hydrogen ion concentration = pH = - log [H + ] Remember that sometimes H +   is written H 3 O + , so pH = - log [H 3 O + ] means the  same  thing.

Slide38pH Scale = log (base 10) scaleAn  increase of 1 in pH  corresponds to a decrease of a factor of 10  in H + concentration. pH is..   B ig in  B ase &  B lue

Slide39Typical pHValues of Common Materials Oven   Cleaner / Drain Cleaner Hair Remover Baking Soda Soap  Ammonia (NH 3 ) Lemon Juice Coffee / Tea Blood Battery Acid Saliva Pure Water Seawater Stomach Acid Milk Vinegar, Soft Drinks Tomatoes Basic Acidic Neutral

Slide40More about pHKw = dissociation constant for water = 10 -14 1 x 10 -14  =  [H + ] x [OH - ]       =  [ 10 -7  ] x [ 10 -7  ]   A  neutral  solution has a pH of 7. [H+] = [OH-] = 1 x 10 -7  M

Slide41pH and [H+ ] If pH is… [ H + ] =      ?? pH = 8     _____ pH = 12     _____ pH = 6      _____ pH = 2      _____

Slide42Finding pH for a solution of a strongacid or strong base • For strong acid the concentration of the acid is the same as H + • For strong bases the concentration of the base is the same as OH - .

Slide43Find the pH for• A) 0.0001 M HCl • B) 0.01 M HBr • C) 0.001 M NaOH

Slide44Acid-Base Indicators• A substance that have different colors at different pH.

Slide46Always Use Ref. Tables (vinegar)

Slide47Bronsted Lowry definition• An ACID  is a substance that donates H + • A BASE is a substance that ACCEPTS H +

Slide52P 177 REVIEW BOOK1) 2 2) 1 3) 1 4) 2 5) 4 6) 4 7) 1 8) 3 9) 2 10) 2 11) 4 12) 1 13) 1

Slide53P 181 Review Book17) 4 18) 1 19) 2 20) 4 21) 1 22) 4 23) 4 24) 1 25) 4 26) 4                  35)4 27) 1                  36)3 28) 4 29) 1 30) 4 31) 2 32) 3 33) 4 34) 1

Slide54P 185 answers40) 4 41) 2 42) 2 43) 1 44) 4 45) 2 46) 25 ml 47) 3000ml 48) 20mL 49) 50mL 50) 6M

Slide55P 178 rb answers• 14. chlorate • 15 a) hydrosulfuric acid •      b) hydrobromic acid •      c) lithium hydroxide •      d) magnesium hydroxide • 16. An electrolyte can also be a base or a salt. An indicator can be added to test  if is an acid or a base.

Slide56Page 187 answers61) 4 62) 1 63) 3 64) 3 65) 3 66) 2 67) 1 68) 1 69) 4 70) 2 71) Bromocresol green 72) Bet 5.4 and 6 73) A blue       yellow 74) B 75) 1

Slide57Handout Answers1) 2 2) 2 3) 4 4) 2 5) 3 6) 3 7) 4 • pH=6 • Methyl orange/ Bromthymol blue • Bromocresol green