οξέα και βάσεις

2022

Τι είναι τα οξέα και οι βάσεις;
Χαρακτηριστικά οξέων και βάσεων
Οξέα και βάσεις στην καθημερινή ζωή
Δείκτες Οξέος και Βάσεων
Αντίδραση εξουδετέρωσης
Παραδείγματα οξέων και βάσεων

Εξηγούμε τι είναι τα οξέα και τις βάσεις, τα χαρακτηριστικά τους, τους δείκτες και τα παραδείγματα. Επίσης, ποια είναι η αντίδραση εξουδετέρωσης.

Οι ουσίες με pH μικρότερο από 7 είναι όξινες και αυτές με pH μεγαλύτερο από 7 είναι βάσεις.

Τι είναι τα οξέα και οι βάσεις;

Ένα οξύ είναι αυτό χημική ουσία σε θέση να αποδώσει πρωτόνια (H +) σε άλλη χημική ουσία. Βάση είναι εκείνη η χημική ουσία που είναι ικανή να συλλαμβάνει πρωτόνια (H +) από μια άλλη χημική ουσία.

Ωστόσο, υπάρχουν δύο θεμελιώδεις θεωρίες που εξηγούν τι είναι τα οξέα και οι βάσεις: η θεωρία Arrhenius και η θεωρία Brönsted-Lowry.

Σύμφωνα με τη θεωρία του Arrhenius:

Ένα οξύ είναι μια ουσία που δίνει πρωτόνια (H +) σε υδατικό διάλυμα. Είναι δηλαδή μια ουδέτερη ουσία, η οποία όταν διαλυθεί στο νερό διασπάται στα ιόντα της σύμφωνα με τα παρακάτω αντίδραση εκπρόσωπος:

Για παράδειγμα: υδροχλωρικό οξύ (HCl)

Βάση είναι μια ουσία που απελευθερώνει ιόντα ΟΗ- σε υδατικό διάλυμα. Για παράδειγμα: υδροξείδιο του νατρίου (NaOH)

Αυτή η θεωρία έχει τους περιορισμούς της, γιατί σύμφωνα με αυτήν αυτές οι ενώσεις ορίζονται μόνο σε υδατικό διάλυμα και όχι σε άλλα μέσα. Επιπλέον, δεν εξηγεί ενώσεις όπως η αμμωνία (NH3), η οποία είναι μια βάση, αλλά επειδή δεν έχει ΟΗ– στη σύνθεσή της, δεν ανταποκρίνεται στον ορισμό της βάσης Arrhenius.

Για όλα αυτά χρειαζόταν μια νέα θεωρία για να εξηγηθούν καλύτερα οι έννοιες του οξέος και της βάσης. Έτσι αργότερα οι Brönsted και Lowry ανέπτυξαν μια νέα θεωρία, η οποία περιλαμβάνει τις αρχές του Arrhenius, αλλά δεν θεωρείται μόνο σε υδατικό διάλυμα, και επομένως πολύ πιο ολοκληρωμένη.

Σύμφωνα με τη θεωρία Brönsted-Lowry:

Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, ένα οξύ είναι μια χημική ουσία που είναι ικανή να δώσει πρωτόνια (H +) σε μια άλλη χημική ουσία και μια βάση είναι εκείνη η χημική ουσία που είναι ικανή να δεσμεύσει πρωτόνια (H +) από μια άλλη χημική ουσία.

Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, μια αντίδραση οξέος-βάσης είναι μια ισορροπία που μπορεί να εκφραστεί ως:

Όπου το HA συμπεριφέρεται σαν οξύ, αφού δίνει ένα πρωτόνιο H + για να παραμείνει ως A–. Από την άλλη πλευρά, το Β συμπεριφέρεται σαν βάση, καθώς συλλαμβάνει ένα πρωτόνιο H + για να γίνει HB +.

Ορισμένες ουσίες μπορούν να συμπεριφέρονται ως οξέα και βάσεις ταυτόχρονα και λέγεται ότι είναι αμφοτερικές. Αυτό εξαρτάται από το περιβάλλον στο οποίο βρίσκονται ή με τον οποίο αντιδρούν. Ένα παράδειγμα αυτού του τύπου ουσίας είναι το νερό:

Στην πρώτη εξίσωση, το νερό συλλαμβάνει ένα πρωτόνιο H +, συμπεριφέρεται σαν βάση και γίνεται H3O +. Ενώ στην εξίσωση, το νερό δίνει ένα πρωτόνιο H +, συμπεριφέρεται σαν οξύ και γίνεται ΟΗ–.

Προφανώς και στις δύο θεωρίες, τα οξέα και οι βάσεις έχουν διαφορετικές αναλογίες ιόντων υδρογόνου (H +). Αυτό καθορίζει την οξύτητά του (στην περίπτωση των οξέων) ή την αλκαλικότητα ή τη βασικότητά του (στην περίπτωση των βάσεων).

ο pH είναι το μέγεθος που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της οξύτητας ή της αλκαλικότητας ενός διαλύματος, δηλαδή δείχνει τη συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου που υπάρχουν σε αυτό.

Οξέα. Ουσίες με pH από 0 έως 6.
Ουδέτερος Ουσία με pH 7 (νερό).
Βάσεις / αλκάλια. Ουσίες με pH από 8 έως 14.

Όσο χαμηλότερο είναι το pH μιας ουσίας, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός οξύτητάς της. Για παράδειγμα, το καθαρό HCl έχει pH κοντά στο 0. Από την άλλη, όσο υψηλότερο είναι το pH μιας ουσίας, τόσο μεγαλύτερος είναι ο βαθμός αλκαλικότητάς της. Για παράδειγμα, η καυστική σόδα έχει pH ίσο με 14.

Χαρακτηριστικά οξέων και βάσεων

Και τα οξέα και οι βάσεις μπορούν να υπάρχουν ως υγρά, στερεός ή αέρια. Από την άλλη πλευρά, μπορούν να υπάρχουν ως καθαρές ουσίες ή αραιωμένο, διατηρώντας πολλές από τις ιδιότητές του.

Η διαφορά στο pH είναι το πιο αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό του καθενός. Όταν η τιμή του pH μιας ένωσης φτάσει σε ένα από τα άκρα της, σημαίνει ότι αυτή η ένωση είναι εξαιρετικά επικίνδυνη για την περισσότερη ύλη, τόσο οργανικός, Τι ανόργανος.

Τα οξέα και οι βάσεις έχουν διαφορετικά φυσικά χαρακτηριστικά:

Οξέα

Έχουν ξινή γεύση (για παράδειγμα: οξύ που υπάρχει σε διάφορα εσπεριδοειδή).
Είναι πολύ διαβρωτικά και μπορούν να προκαλέσουν χημικά εγκαύματα στο δέρμα ή αναπνευστική βλάβη εάν εισπνευστούν τα αέρια τους.
Είναι καλοί μαέστροι του ηλεκτρική ενέργεια σε υδατικά διαλύματα.
Αντιδρούν με μέταλλα παράγοντας άλατα και υδρογόνο.
Αντιδρούν με οξείδια μετάλλων σχηματίζοντας αλάτι και Νερό.

Βάσεις

Έχουν χαρακτηριστική πικρή γεύση.
Είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού μέσα λύσεις υδαρής.
Είναι ερεθιστικά για το δέρμα: διαλύουν το λίπος του δέρματος και μπορούν να καταστρέψουν την οργανική ύλη λόγω της καυστικής τους δράσης. Του αναπνοή είναι επίσης επικίνδυνο.
Έχουν σαπουνάδα.
Είναι διαλυτά στο νερό.

Οξέα και βάσεις στην καθημερινή ζωή

Το οξύ της μπαταρίας δημιουργεί ένα άλας αντιδρώντας με μέταλλα.

Η παρουσία οξέων και βάσεων στην καθημερινότητά μας είναι άφθονη. Για παράδειγμα, μέσα στις μπαταρίες των ηλεκτρονικών μας συσκευών υπάρχουν συνήθως θειικό οξύ. Για το λόγο αυτό, όταν καταστραφούν και το περιεχόμενό τους χύνεται στη συσκευή, αντιδρούν με το μέταλλο των ηλεκτροδίων και δημιουργούν ένα υπόλευκο αλάτι.

Υπάρχουν και ήπια οξέα που χειριζόμαστε σε καθημερινή βάση, όπως π.χ οξικό οξύ (ξύδι), ακετυλοσαλικυλικό οξύ (ασπιρίνη), ασκορβικό οξύ (βιταμίνη C), ανθρακικό οξύ (υπάρχει στα ανθρακούχα αναψυκτικά), κιτρικό οξύ (υπάρχει στα εσπεριδοειδή) ή υδροχλωρικό οξύ (γαστρικό χυμό που εκκρίνει το στομάχι μας για να διαλύσει την τροφή).

Όσον αφορά τις βάσεις, το διττανθρακικό νάτριο χρησιμοποιείται για το ψήσιμο, ως αποσμητικό και σε διάφορες θεραπείες κατά της καούρας. Άλλες κοινώς χρησιμοποιούμενες βάσεις είναι το ανθρακικό νάτριο (απορρυπαντικό), το υποχλωριώδες νάτριο (χλωρίνη καθαρισμού), το υδροξείδιο του μαγνησίου (καθαρτικό) και το υδροξείδιο του ασβεστίου (δομικός ασβέστης).

Δείκτες Οξέος και Βάσεων

Ο τρόπος διάκρισης μεταξύ μιας όξινης ένωσης και μιας βασικής ένωσης είναι μετρώντας την τιμή του pH. Σήμερα υπάρχουν πολυάριθμες μέθοδοι μέτρησης του pH μιας ουσίας.

Χρήση δεικτών οξέος-βάσης. Οι δείκτες είναι ενώσεις που αλλάζουν από χρώμα αλλάζοντας το pH του διαλύματος στο οποίο βρίσκονται. Για παράδειγμα, η φαινολοφθαλεΐνη είναι ένα υγρό που γίνεται ροζ εάν προστεθεί σε μια βάση και γίνεται άχρωμο εάν προστεθεί σε ένα οξύ. Ένα άλλο παράδειγμα είναι το χαρτί λακκούβας, το οποίο βυθίζεται σε διάλυμα και αν γίνει κόκκινο ή πορτοκαλί θα είναι όξινη ουσία και αν γίνει σκούρο θα είναι βασικό διάλυμα.
Χρησιμοποιώντας ποτενσιόμετρο ή pHόμετρο. Υπάρχει ηλεκτρονικός εξοπλισμός που μας δίνει άμεσα την τιμή του pH ενός διαλύματος.

Αντίδραση εξουδετέρωσης

Η αντίδραση εξουδετέρωσης ή (αντίδραση οξέος-βάσης) είναι α χημική αντίδραση Τι συμβαίνει όταν αυτά τα δύο είδη ενώσεων αναμειγνύονται, λαμβάνοντας ως αντάλλαγμα ένα αλάτι και μια ορισμένη ποσότητα νερού. Αυτές οι αντιδράσεις είναι συνήθως εξώθερμος (δημιουργούν θερμότητα) και το όνομά του προέρχεται από το γεγονός ότι οι ιδιότητες οξέος και βάσης αλληλοεξουδετερώνονται.

Για την ταξινόμηση των αντιδράσεων εξουδετέρωσης, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε τους τύπους οξέων και βάσεων.

Ισχυρό οξύ. Είναι ένα οξύ που όταν βρίσκεται σε υδατικό διάλυμα ιονίζεται πλήρως, δηλαδή μετατρέπεται πλήρως σε ιόντων που αποτελούν το μόριό του. Για παράδειγμα: HCl (υδατ.), HBr (υδατ.), H2SO4 (υδατ.).
Ισχυρή βάση. Είναι μια βάση που όταν βρίσκεται σε υδατικό διάλυμα ιονίζεται πλήρως, δηλαδή μετατρέπεται πλήρως στα ιόντα που αποτελούν το μόριο της. Για παράδειγμα: NaOH (υδατ.), LiOH (υδατ.), ΚΟΗ (υδατ.).
Ασθενές οξύ. Είναι ένα οξύ που όταν βρίσκεται σε υδατικό διάλυμα ιονίζεται μερικώς, δηλαδή δεν μετατρέπεται πλήρως στα ιόντα που αποτελούν το μόριό του. Επομένως, η συγκέντρωση ιόντων σε διάλυμα αυτού του τύπου οξέος είναι χαμηλότερη από ό,τι σε ένα ισχυρό. Για παράδειγμα: κιτρικό οξύ, ανθρακικό οξύ (H2CO3)
Αδύναμη βάση. Είναι μια βάση που όταν βρίσκεται σε υδατικό διάλυμα ιονίζεται μερικώς. Δηλαδή ΔΕΝ μεταμορφώνεται πλήρως στα ιόντα που αποτελούν το μόριό του. Επομένως, η συγκέντρωση ιόντων σε διάλυμα αυτού του τύπου βάσης είναι χαμηλότερη από ό,τι σε μια ισχυρή. Για παράδειγμα: αμμωνία (NH3), υδροξείδιο του αμμωνίου (NH4OH)

Οι αντιδράσεις εξουδετέρωσης μπορούν να συμβούν με τέσσερις τρόπους, ανάλογα με τις ιδιότητες των αντιδραστηρίων τους:

Ισχυρό οξύ και ισχυρή βάση. Το πιο άφθονο αντιδραστήριο θα παραμείνει σε διάλυμα σε σχέση με το άλλο. Το pH του διαλύματος που προκύπτει θα εξαρτηθεί από το ποιο αντιδραστήριο είναι μεγαλύτερο ποσοστό.
Ένα ασθενές οξύ και μια ισχυρή βάση. Θα ληφθεί ένα διάλυμα βασικού pH, η βάση θα παραμείνει στο διάλυμα.
Ένα ισχυρό οξύ και μια αδύναμη βάση. Το οξύ εξουδετερώνεται και μια αναλογία οξέος θα παραμείνει στο διάλυμα, ανάλογα με τον βαθμό συγκέντρωσης του οξέος. Το pH του διαλύματος που προκύπτει είναι όξινο.
Ένα ασθενές οξύ και μια αδύναμη βάση. Το αποτέλεσμα θα είναι όξινο ή βασικό ανάλογα με τις συγκεντρώσεις των αντιδραστηρίων σας.

Παραδείγματα οξέων και βάσεων

Οξέα

- Υδροχλωρικό οξύ (HCl)
- Θειικό οξύ (H2SO4)
- Νιτρικό οξύ (HNO3)
- Υπερχλωρικό οξύ (HClO4)
- Μυρμηκικό οξύ (CH2O2)
- Βρωμικό οξύ (HBrO3)
- Βορικό οξύ (H3BO3)
- Οξεικό οξύ (C2H4O2)

Βάσεις