Sembra esserci molta confusione qui, sia nella domanda che in alcune delle risposte. Cerchiamo di chiarire alcune cose.
La definizione di acido è un composto con un gruppo idrossido caricato negativamente
Questo è decisamente sbagliato. Esistono molte definizioni diverse di acidi e basi. I tre più comunemente usati sono:
- Teoria di Arrhenius: questa è una delle più antiche teorie sugli acidi e sulle basi. Dice che un acido è una specie che si dissocia in soluzione acquosa per dare ioni idrogeno in soluzione. Una base è una specie che fornisce ioni idrossido.
- Teoria di Brønsted-Lowry: questa è davvero una generalizzazione della teoria di Arrhenius al di là delle soluzioni acquose. Dice che un acido è un donatore di protoni (sia in soluzione acquosa o meno) e una base è un accettore di protoni.
- Teoria di Lewis: questa è una teoria molto più generale di acidi e basi che ha forti legami alla teoria degli orbitali molecolari, sebbene sia stata effettivamente sviluppata prima di questa. Afferma che un acido è un accettore di coppie di elettroni e una base è un donatore di coppie di elettroni.
Le più rilevanti di queste teorie per la nostra discussione sono le prime due. Entrambi affermano che un acido deve avere protoni labili che può facilmente perdere. In entrambe le teorie uno ione idrossido sarebbe solitamente considerato una base, non un acido.
L'acqua ha un pH di 7, tuttavia, il che significa che è neutra
Ci sono due concetti qui; neutralità e pH. Questi sono spesso confusi nel senso della stessa cosa, ma in realtà sono completamente indipendenti. Una soluzione acquosa è neutra quando contiene un numero uguale di ioni idrogeno e idrossido. Il pH è una misura della concentrazione di ioni idrogeno in una soluzione acquosa ed è definito come: $$ \ mathrm {pH} = - \ log_ {10} (a _ {\ ce {H +}}) $$
dove $ a _ {\ ce {H +}} $ è l ' attività degli ioni idrogeno. Per le soluzioni diluite, questo è approssimativamente numericamente uguale alla concentrazione di ioni idrogeno.
Se consideriamo solo acqua pura, ci sarà sempre una piccola quantità di ioni idrogeno e idrossido in soluzione, a causa dell'autoionizzazione dell'acqua. $$ \ ce {H2O + H2O < = > H3O + + OH -} $$
Come puoi vedere dall'equazione, la concentrazione di ioni di idrogeno (o effettivamente $ \ ce {H3O +} $) sarà sempre essere la stessa della concentrazione di ioni idrossido e quindi l'acqua pura sarà sempre neutra . Tuttavia, quando riscaldi l'acqua, l'equilibrio di dissociazione si sposta verso una maggiore dissociazione, quindi la concentrazione di ioni idrogeno aumenta e il pH scende.
Perché l'acqua non è acida
Usando la definizione di Brønsted-Lowry, possiamo descrivere qualsiasi reazione che coinvolge il trasferimento di protoni in termini di un acido e una base. Pertanto, chiamare qualcosa un acido o una base è strettamente rilevante solo nel contesto di una reazione specifica. $$ \ ce {H2O + HCl -> H3O + + Cl -} $$ $$ \ ce {H2O + NaNH2 -> NaOH + NH3} $$
Nella prima reazione, l'acqua accetta un protone da acido cloridrico, quindi agisce come una base. Nelle seconde reazioni, l'acqua dona un protone allo ione ammide, quindi agisce come un acido. Quindi puoi vedere che l'acidità è tutta relativa.
Un modo per quantificare questa relazione è misurare il $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ di una specie. Questa è una misura della posizione di equilibrio della reazione successiva. $$ \ ce {HA + Solvent < = > A- + SolventH +} $$ È definito in modo simile al pH: $$ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} = - \ log_ {10} K_ \ mathrm {a} $$ $$ K_ \ mathrm {a} = \ frac {a _ {\ ce {A -}} a _ {\ ce {SolventH +}}} {a _ {\ ce {HA}}} $$
Le tabelle dei valori di $ p \ mathrm {K_a} $ possono essere trovate in posti come qui.