Le reazioni di neutralizzazione avvengono tra un acido e una base per dare sale e acqua. Una reazione di neutralizzazione può essere schematizzata come:
acido + base → sale + acqua
Il sale che si ottiene dalla reazione può essere solubile e pertanto si trova dissociato nei suoi ioni in acqua come, ad esempio, nella reazione tra acido cloridrico e idrossido di sodio:
HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O(l)
Reazione in forma ionica
In forma ionica questa reazione è scritta come:
H+(aq) + Cl–(aq) + Na+(aq) + OH–(aq) → Na+(aq) + Cl–(aq) + H2O(l)
Reazione netta
La reazione netta è pertanto:
H+(aq) + OH–(aq) → H2O(l)
Reazioni di precipitazione
Vi sono tuttavia reazioni di neutralizzazione nelle quali il sale che si ottiene non è solubile in acqua e dà luogo alla precipitazione come, ad esempio, nella reazione tra acido fosforico e idrossido di calcio da cui si ottiene fosfato di calcio e acqua
2 H3PO4(aq) + 3 Ca(OH)2(aq) → Ca3(PO4)2(s) + 6 H2O(l)
In una reazione di neutralizzazione il valore di pH della soluzione risultante è pari a 7 solo nel caso di una reazione che avviene secondo quantità stechiometriche di un acido forte con una base forte mentre nelle reazioni tra un acido debole come, ad esempio HF, e una base forte come NaOH il pH della soluzione è maggiore di 7.
Analogamente la reazione di neutralizzazione tra un acido forte come HClO4 e una base debole come NH3 dà una soluzione il cui pH è minore di 7.
Per comprendere se il pH della soluzione risultante è acido, basico o neutro bisogna considerare la dissoluzione del sale e la reazione di idrolisi del catione o dell’anione con l’acqua.
Consideriamo ad esempio il caso di NaF: esso è un elettrolita forte che si dissocia completamente nei suoi ioni:
NaF → Na+ + F–
Consideriamo quali possono essere le reazioni del catione e dell’anione con l’acqua. Se Na+ reagisse con lo ione OH– prodotto dalla dissociazione dell’acqua si avrebbe: Na+ + OH– → NaOH. Tuttavia NaOH è una base forte completamente dissociata e quindi tale reazione non può aver luogo. Lo ione F– invece reagisce con l’acqua secondo l’equilibrio:
F– + H2O ⇄ HF + OH–
con ottenimento di HF che è un acido debole e OH– che conferisce basicità alla soluzione. Pertanto NaF è un sale che dà un’idrolisi basica ovvero le soluzioni contenenti NaF hanno un pH maggiore di 7 e sono basiche.
Consideriamo ora il caso di NH4Cl che si dissocia nei suoi ioni:
NH4Cl → NH4+ + Cl–
Lo ione cloruro non può diventare HCl che è un acido forte e come tale completamente dissociato. Lo ione ammonio invece reagisce con l’acqua secondo l’equilibrio:
NH4+ + H2O ⇄ NH3 + H3O+
con ottenimento di NH3 che è una base debole e di H3O+ che conferisce acidità alla soluzione. Pertanto NH4Cl è un sale che dà un’idrolisi acida ovvero soluzioni contenenti NH4Cl hanno un pH minore di 7 e sono acide.