Chemická reakce podle definice tvoří nové chemikálie (nazývané produkty) z počátečních chemikálií (nazývaných reaktanty). Mělo by dávat smysl, že identita vytvořených produktů závisí na tom, s jakými reaktanty začneme. Přidání kyseliny k zásadě je příkladem chemické reakce, takže bychom měli očekávat, že uvidíme nové produkty. Ačkoli pro tento typ reakce existuje určitý vzorec, nakonec vzniklé produkty závisí na tom, jaké kyseliny a jaké zásady se používají.
Není to snadná odpověď
Na první pohled má tato otázka jednoduchou odpověď. Většina úvodních knih o chemii učí, že reakce mezi kyselinou a zásadou se nazývá neutralizace a vytvářenými produkty jsou voda a sůl. Například pokud smícháte kyselinu chlorovodíkovou (HCl) s hydroxidem sodným (NaOH), vznikají produkty voda (H20) a chlorid sodný (NaCl), který je známý jako kuchyňská sůl.
HCl + NaOH -> H20 + NaCl
Problém je v tom, že to není tak jednoduché. Abychom na tuto otázku mohli úplně odpovědět, budeme muset být mnohem konkrétnější.
Výchozí bod
Začněme smícháním silné kyseliny se silnou zásadou. Přidání slova „silný“ znamená, že tyto kyseliny a zásady se po přidání do vody zcela disociují (nebo se rozpadají). Použití silné kyseliny v experimentu znamená, že kyselina je již rozpuštěna ve vodě (a to s největší pravděpodobností platí i pro bázi). Pokud potom přidáte kyselinu do báze, budou to produkty voda (kromě již existující vody) a sůl (což nemusí být nutně „stolní sůl“).
Například smíchejte silnou kyselinu HNO3 (kyselina dusičná) se silnou bází KOH (hydroxid draselný).
HNO3 + KOH -> H2O + KNO3
V tomto příkladu je KNO3 sůl, takže voda a sůl se tvoří podle očekávání. Tato reakce probíhá ve vodě, takže s největší pravděpodobností není sůl spojena dohromady, ale místo toho je ve vodě oddělena jako ionty.
Kompletní iontová rovnice
Ve skutečnosti chemici píší takzvanou úplnou iontovou rovnici, aby ukázali, které chemikálie jsou disociovány:
H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)
Tato dlouhá rovnice ukazuje, že silná kyselina a silná báze jsou ve vodě disociovány („aq“ znamená vodu) a tvoří se voda, přičemž ionty draslíku (K +) a dusičnanu (NO3-) zůstávají stále v voda.
Čistá iontová rovnice
To vede k další zajímavé otázce: Jak vzniká sůl? V tomto případě tomu tak není. Ionty, které by tvořily sůl, tam jsou, ale v současné formě sůl nevytvořily. Chemici tedy píší takzvanou čistou iontovou rovnici, aby ukázali, co se skutečně stalo:
H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l)
To nám říká, že jedinou skutečnou reakcí je tento příklad - tvorba vody. Ionty K + a NO3- nic neudělaly, takže jsou vynechány z čisté iontové rovnice.
Složitá neutralizace pomocí stechiometrie
Co kdybyste chtěli skončit pouze s produkty - solí a vodou - a chtěli byste si být jisti, že všechny kyseliny a zásady byly pryč? To se stává stechiometrickým problémem. Bez přidání dostatečného množství báze z reakce zbude kyselina. Kyselina není produkt, ale je smíchána s produkty. Podobně by přidání příliš malého množství kyseliny vedlo k zbylému množství báze, která by byla znovu smíchána s produkty. Matematicky můžete vypočítat, kolik kyseliny byste měli smíchat s určitým množstvím báze, abyste dosáhli úplné neutralizace.
Slabé kyseliny, slabé zásady a tvorba plynu
Co když kyselina nebo báze (nebo obojí) nejsou „silné“? Existuje mnoho slabých kyselin a zásad, což znamená, že se ve vodě velmi málo disociují. Jednoduše řečeno, k neutralizaci stále dochází (tvorba vody a soli), ale pokud půjdeme dále, než je jednoduché Prohlášení, zjistíme, že úplné iontové a čisté iontové rovnice se velmi liší od silné kyseliny / silné báze reakce.
Existuje ještě jedna komplikace: Co když je kyselina smíchána s něčím jako NaHCO3? Zvažte dobře známou reakci, která probíhá, když smícháte sódu bikarbónu (NaHCO3) s kyselým octem. Vytvoří se plyn. Dochází k neutralizaci, ale produkty již nejsou jen vodou a solí.
Podívejte se například na kyselinu chlorovodíkovou a sódu:
HCl + NaHCO3 -> NaCl + H20 + CO2
Výrobky nejsou jen sůl (NaCl) a voda (H2O), ale také plyn (CO2).
Závěr
Neexistuje jednoduché řešení problému, jaké produkty člověk získá při smíchání kyseliny se zásadou. Konečný výsledek smíchání a kyseliny s bází závisí na tom, které kyseliny a zásady se používají a na tom, kolik kyseliny a zásady používáte. Síla nebo slabost kyseliny a zásady také ovlivňuje produkty reakce. Obecně tyto reakce vedou k tvorbě soli a vody a někdy i plynu.
