Какъв тип реакция възниква, когато сярна киселина реагира с алкална?

Ако някога сте смесвали оцет (който съдържа оцетна киселина) и натриев бикарбонат, който е основа, преди сте виждали реакция на киселина-основа или неутрализация. Точно като оцета и содата за хляб, когато сярната киселина се смеси с основа, двете ще се неутрализират взаимно. Този вид реакция се нарича реакция на неутрализация.

Химиците определят киселините и основите по три различни начина, но най-полезното ежедневно определение описва киселина като вещество, което иска да отделя водородни йони, докато основата иска да вземе ги нагоре. Силните киселини са по-добри да отделят своите водородни йони, а сярната киселина определено е силна киселина, така че когато е в нея вода, тя е почти напълно депротонирана - практически всички молекули сярна киселина са се отказали и от двата си водорода йони. Тези дарени водородни йони се приемат от водните молекули, които се превръщат в йони на хидрония. Формулата за хидрониев йон е H3O +.

Когато основата или алкалният разтвор се добавят към сярната киселина, киселината и основата реагират като се неутрализират взаимно. Основният вид отнема водородните йони от молекулите на водата, така че има висока концентрация на хидроксидни йони. Хидроксидните и хидрониевите йони реагират, за да образуват водни молекули, оставяйки сол (продукт на киселинно-алкална реакция). Тъй като сярната киселина е силна киселина, може да се случи едно от двете неща. Ако основата е силна основа като калиев хидроксид, получената сол (например калиев сулфат) ще бъде неутрална, с други думи, нито киселина, нито основа. Ако основата е слаба основа като амоняк, получената сол ще бъде кисела сол, която действа като слаба киселина (например амониев сулфат). Важно е да се отбележи, че тъй като има два водородни йона, които може да отдели, една молекула сярна киселина може да неутрализира две молекули основа като натриев хидроксид.

Тъй като содата за хляб често се използва за неутрализиране на разливи на киселина от акумулаторни батерии по автомобилите или разливи на киселини в лабораториите, реакцията на сярна киселина със сода бикарбонат е често срещан пример, който има малко обрат. Когато бикарбонатът от содата за хляб влезе в контакт с разтвора на сярна киселина, той приема водородните йони, за да се превърне във въглеродна киселина. Въглеродната киселина може да се разложи, давайки вода и въглероден диоксид; и тъй като сярната киселина и содата за хляб реагират, концентрацията на въглеродна киселина бързо се натрупва, като по този начин благоприятства образуването на въглероден диоксид. Кипваща маса от мехурчета се образува, когато този въглероден диоксид излиза от разтвора. Тази реакция е проста илюстрация на принципа на Льо Шателие - когато промените в концентрацията нарушават динамичното равновесие, системата реагира по начин, който има тенденция да възстанови равновесието.

Реакцията между сярна киселина и калциев карбонат е подобна в някои отношения на реакцията със сода за хляб - въглеродният диоксид се мехурче, а солта, която остава зад нея, е калций сулфат. Реакцията на сярна киселина със силна основа натриев хидроксид ще доведе до натриев сулфат, докато сярна киселина с меден оксид ще образува синьото съединение меден (II) сулфат. Сярната киселина е толкова силна киселина, че всъщност може да се използва за залепване на водороден йон върху азотна киселина, образувайки нитрониевия йон. Тази реакция се използва при производството на един от най-известните експлозиви в света - 2,4,6-тринитротолуен или TNT.