La prima definizione di acidi e basi fu elaborata grazie allo studio della dissociazione degli elettroliti in soluzione acquosa.
Arrhenius definì acidi i composti che in soluzione acquosa liberano ioni idrogeno o protoni (H+), per esempio l’acido cloridrico che si dissocia in H+ e Cl− e basi i composti che liberano ioni idrossido (o ossidrile) (OH−), per esempio l’idrossido di sodio che si dissocia in Na+ e OH−.
Brønsted-Lowry, in seguito, definirono acido un composto in grado di cedere uno o più protoni a una base e base un composto in grado di accettare uno o più protoni ceduti da un acido; le proprietà acide di una sostanza si possono manifestare solo in presenza di una sostanza con proprietà basiche (coppia coniugata acido-base). L’acido cloridrico in soluzione acquosa si comporta da acido perché è l’acqua stessa che si comporta da base. La teoria di Arrhenius assolutizzava i concetti di acido e di base, mentre quella di Brønsted-Lowry afferma che un acido si può anche comportare da base in presenza di un acido più forte.
Attualmente viene accettata un’evoluzione della teoria di Brønsted-Lowry, la teoria di Lewis secondo la quale per acido si intende una specie capace di accettare una coppia di elettroni o doppietto elettronico (da una base) formando un legame dativo; per base si intende una specie capace di donare un doppietto elettronico (a un acido) formando un legame dativo.
pH – La scala
Il pH
Misurando la conducibilità dell’acqua, si scopre una minima conducibilità elettrica. Ciò vuol dire che sono presenti ioni che si formano grazie alla reazione:
H2O+H2O → H3O++OH–.
Una molecola d’acqua si comporta da acido e un’altra molecola di acqua si comporta da base. Poiché le concentrazioni ioniche sono molto piccole è utile usare il logaritmo. Si definisce pH (potentia Hydrogenii, potenziale idrogeno):
pH=log[H+].
Alle soluzioni neutre si attribuisce pH pari a 7 (quello dell’acqua pura a 20 °C), a quelle acide pH inferiore a 7, mentre a quelle basiche pH fra 7 e 14.
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