Kwasy i zasady Warunki i definicje

Istnieje kilka metod definiowania kwasów i zasady. Chociaż definicje te nie są ze sobą sprzeczne, różnią się stopniem włączenia. Najczęstsze definicje kwasów i zasad to kwasy i zasady Arrheniusa, kwasy i zasady Brønsteda-Lowry'ego oraz kwasy i zasady Lewisa. Antoine Lavoisier, Humphry Davy i Justus Liebig również dokonali obserwacji dotyczących kwasów i zasad, ale nie sformalizowali definicji.

The Teoria kwasów Arrheniusa a zasady pochodzą z 1884 r., opierając się na jego obserwacji, że sole, takie jak chlorek sodu, dysocjują na to, co nazwał jony po umieszczeniu w wodzie.

• kwasy wytwarzają H⁺ jony w roztworach wodnych
• zasady wytwarzają OH^- jony w roztworach wodnych
• wymagana woda, więc tylko pozwala do roztworów wodnych
• dozwolone są tylko kwasy protonowe; wymagane do produkcji jonów wodoru
• dozwolone są tylko zasady wodorotlenkowe

Teoria Brønsteda lub Brønsteda-Lowry'ego opisuje reakcje kwasowo-zasadowe jako kwas uwalniający proton i zasadę przyjmującą

• kwasy są dawcami protonów
• zasady są akceptorami protonów
• roztwory wodne są dopuszczalne
• zasady oprócz wodorotlenków są dopuszczalne
• dozwolone są tylko kwasy protonowe

Teoria kwasów i zasad Lewisa jest najmniej restrykcyjnym modelem. W ogóle nie zajmuje się protonami, ale dotyczy wyłącznie par elektronów.

• kwasy są akceptorami par elektronowych
• zasady są dawcami pary elektronów
• najmniej ograniczające definicje kwasowo-zasadowe

Robert Boyle opisał cechy kwasy i zasady w 1661 r. Tych cech można użyć do łatwego rozróżnienia dwóch zestawów substancji chemicznych bez wykonywania skomplikowanych testów:

• smak kwaśny (nie smakuj ich!) - słowo „kwas” pochodzi z łaciny acere, co oznacza „kwaśny”
• kwasy są żrące
• kwasy zmieniają lakmus (niebieski barwnik roślinny) z niebieskiego na czerwony
• ich wodne (wodne) roztwory przewodzą prąd elektryczny (są elektrolitami)
• reaguje z zasadami, tworząc sole i wodę
• ewoluować wodór (H₂) po reakcji z metalem aktywnym (takim jak metale alkaliczne, metale ziem alkalicznych, cynk, aluminium)

Wspólne kwasy

• kwas cytrynowy (z niektórych owoców i warzyw, zwłaszcza owoców cytrusowych)
• kwas askorbinowy (witamina C, jak z niektórych owoców)
• ocet (5% kwas octowy)
• kwas węglowy (do nasycania napojów bezalkoholowych)
• kwas mlekowy (w maślance)

• smakuje gorzko (nie smakuj ich!)
• czujesz się śliski lub mydlany (nie dotykaj ich arbitralnie!)
• bazy nie zmieniają koloru lakmusu; mogą zmienić czerwoną (zakwaszoną) lakmusę z powrotem w niebieski
• ich wodne (wodne) roztwory przewodzą prąd elektryczny (są elektrolitami)
• reaguje z kwasami z wytworzeniem soli i wody

Wspólne zasady

• detergenty
• mydło
• ług (NaOH)
• amoniak domowy (wodny)

The wytrzymałość kwasów i zasad zależy od ich zdolności do dysocjacji lub włamania się do jonów w wodzie. Silny kwas lub silna zasada całkowicie dysocjuje (np. HCl lub NaOH), podczas gdy słaby kwas lub słaba zasada tylko częściowo dysocjuje (np. Kwas octowy).

Stała dysocjacji kwasu i stała dysocjacji zasady wskazuje względną siłę kwasu lub zasady. Stała dysocjacji kwasu K_za jest stała równowagi dysocjacji kwasowo-zasadowej:

HA + H₂O ⇆ A^- + H₃O⁺

gdzie HA jest kwasem, a A^- jest sprzężoną zasadą.

K._za = [A^-] [H₃O⁺] / [HA] [H₂O]

Służy do obliczania pK_za, stała logarytmiczna:

pk_za = - log₁₀ K._za

Im większy pK_za wartość, tym mniejsza dysocjacja kwasu i słabszy kwas. Silne kwasy mają pK_za mniej niż -2.