Cos’è un acido non ossidante?

Le reazioni acido-base e le reazioni di riduzione dell’ossido sono due classi comuni e molto diverse di reazioni chimiche. Mentre le reazioni acido-base implicano scambi ionici tra una specie acida e una specie basica senza alcun cambiamento negli stati di ossidazione di alcun atomo coinvolto, le reazioni di ossido-riduzione comportano uno scambio di elettroni che influisce sugli stati di ossidazione.

Oltre a questa differenza fondamentale, le reazioni acido-base e di ossido-riduzione coinvolgono anche diversi tipi di reagenti chimici. Quelli acido-base richiedono l’intervento di acidi e basi, mentre quelli di ossido-riduzione richiedono agenti ossidanti e agenti riducenti. Ci sono alcuni composti chimici che possono partecipare a entrambi i tipi di reazioni chimiche , mentre un altro gruppo di composti può partecipare solo a uno dei due. Gli acidi non ossidanti sono un esempio di sostanze chimiche che appartengono a questo secondo gruppo.

Per capire cosa significa per una sostanza essere un acido non ossidante, dobbiamo prima capire cosa è un acido e cosa è un ossidante.

Cos’è un acido?

Esistono diversi concetti di acidi e basi. Dal punto di vista della teoria acido-base di Arrhenius, un acido è una sostanza in grado di ionizzare in soluzione acquosa, rilasciando ioni H ⁺ (protoni) nella soluzione. Dal punto di vista della teoria di Brønsted e Lowry, gli acidi sono quelle sostanze capaci di donare un protone ad una base; mentre la teoria di Lewis definisce gli acidi come specie chimiche prive di elettroni in grado di ricevere una coppia di elettroni in un legame covalente dativo.

Di tutte le definizioni, quella di Lewis è la più ampia ed è quella che racchiude tutte le sostanze che conosciamo come acidi. Il concetto implica che affinché una sostanza agisca come un acido deve reagire con un’altra che funge da base.

Cos’è un agente ossidante?

Gli agenti ossidanti sono sostanze in grado di rimuovere uno o più elettroni da un’altra sostanza chimica. Durante il processo, l’agente ossidante viene ridotto, mentre l’altra sostanza (detta agente riducente) viene ossidata. In altre parole, gli agenti ossidanti sono sostanze in grado di ossidare altre sostanze, ed è da questa capacità che prendono il nome.

La caratteristica principale di un buon agente ossidante è che ha un alto potenziale di riduzione. Ciò indica che hanno una forte tendenza a ridursi, il che a sua volta implica che hanno una grande capacità di ossidare altre specie.

Cos’è un acido non ossidante?

Sulla base dei concetti precedenti, possiamo stabilire una definizione generale di cosa sia un acido non ossidante . In questo senso si può dire che un acido non ossidante è una qualunque sostanza chimica capace di donare un protone ad un altro o capace di accettare una coppia di elettroni sotto forma di legame covalente dativo, ma che non ha la tendenza a ridursi o ossidarsi ad altre specie chimiche . In altre parole, un acido non ossidante è un acido con un potenziale di riduzione relativamente basso.

Occorre prestare attenzione a questa definizione, in quanto può essere fuorviante. Tutti gli acidi di Arrhenius o Brønsted e Lowry producono protoni o ioni H ⁺e questi possono essere ridotti ad idrogeno molecolare, agendo così come agenti ossidanti. Da questo punto di vista, potremmo allora dire che tutti gli acidi di Arrhenius o Brønsted e Lowry sono acidi ossidanti. Tuttavia, questo non è considerato tale. Per evitare confusione, si considerano acidi ossidanti quelli che, in soluzione, producono alcune specie il cui potenziale di riduzione è maggiore di quello dell’idrogeno. Poiché i potenziali di riduzione sono misurati in termini di elettrodo a idrogeno standard, a cui è assegnato un valore pari a zero per definizione, il concetto di agente ossidante viene reinterpretato come una sostanza che ha un potenziale di riduzione positivo.

Possiamo definire, quindi, un acido non ossidante qualsiasi sostanza chimica capace di donare un protone ad un altro o capace di accettare una coppia di elettroni sotto forma di legame covalente dativo, e che non genera alcuna specie con segno positivo o potenziale di riduzione negativo maggiore di quello dell’idrogeno .

Caratteristiche degli acidi non ossidanti

Gli acidi non ossidanti hanno le caratteristiche generali degli acidi e alcune altre che li rendono non ossidanti. Queste caratteristiche sono:

• Sono sostanze dal sapore aspro.
• Sono generalmente solubili in acqua.
• Producono soluzioni acquose con pH acido (inferiore a 7).
• Possono essere sia acidi forti che deboli.
• Non hanno la tendenza a raccogliere elettroni o a ridursi.
• Non generano ioni con potenziale di riduzione maggiore o uguale a zero.
• Non si riducono facilmente.
• Possono essere corrosivi e irritanti per la pelle e altri tessuti organici.
• Possono reagire con metalli attivi per produrre idrogeno gassoso.

Perché alcuni acidi si ossidano e altri no?

Il motivo per cui esistono acidi ossidanti e acidi non ossidanti è semplicemente che l’acidità e il potenziale riducente non sono necessariamente correlati tra loro. L’acidità è una funzione della stabilità di un acido rispetto alla stabilità della sua base coniugata. Le sostanze altamente acide hanno strutture altamente instabili che si stabilizzano dopo la conversione nella base coniugata o formano basi coniugate particolarmente stabili; o entrambi possono anche verificarsi contemporaneamente.

La capacità di una sostanza di comportarsi da agente ossidante dipende invece dal potenziale di riduzione e dalla stabilità della specie ridotta, che è diversa dalla base coniugata.

Due esempi illustrativi della differenza tra acidi ossidanti e non ossidanti

Molti acidi minerali sono acidi forti e allo stesso tempo buoni agenti ossidanti. Un tipico esempio è l’acido nitrico (HNO ₃ ) che, dissociato in acqua, produce ioni nitrato (NO ₃ ^– ) che possono essere facilmente ridotti a monossido di azoto (NO). Il nitrato è un buon ossidante, poiché ha un potenziale di riduzione positivo di +1,10 V, che è relativamente alto.

La ragione per cui il nitrato è un buon agente ossidante è perché, in tutte le strutture di risonanza stabile per questo ione, l’atomo centrale di azoto porta una carica formale positiva, nonostante il fatto che l’azoto sia un elemento altamente elettronegativo. Ciò fa sì che l’azoto abbia una forte tendenza a raccogliere elettroni e a ridursi.

Questo è in contrasto con l’acido cloridrico (HCl), che è anche un acido minerale forte ma non è un agente ossidante. La base coniugata dell’acido cloridrico, cioè lo ione cloruro (Cl ^– ) ha il suo intero ottetto e ha anche una carica negativa su un atomo altamente elettronegativo, che è la situazione ideale. Infatti, il cloro non può essere ridotto oltre lo ione cloruro, quindi è impossibile che HCl agisca come agente ossidante (a meno che H+ non sia l’ossidante, ^ma come abbiamo visto prima, H+ non conta).

Esempi di acidi non ossidanti

Ci sono molti acidi non ossidanti. La maggior parte degli acidi organici non sono ossidanti, mentre anche tutti gli idrocidi sono non ossidanti. Di seguito è riportato un elenco di 13 acidi non ossidanti comunemente utilizzati in laboratorio.

Riferimenti

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