Chemiker haben drei verschiedene Theorien darüber, was eine Säure und eine Base ausmacht, aber es gibt keine Meinungsverschiedenheit über die Tatsache, dass sie sich gegenseitig neutralisieren. Wenn sie sich in einer wässrigen Lösung verbinden, produzieren sie ein Salz. Säuren und Basen können sich jedoch auch auf andere Weise verbinden, und wenn doch, ist das Produkt nicht immer ein Salz. Wenn Sie beispielsweise Zink zu Ammoniak hinzufügen, führt die Reaktion zu einem Komplexion. Bis zur Einführung der Lewis-Theorie von Säuren und Basen wäre dies nicht einmal eine Säure-Base-Reaktion gewesen.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
In wässrigen Lösungen verbinden sich Säuren und Basen, um sich gegenseitig zu neutralisieren und ein Salz zu erzeugen. Säure-Base-Reaktionen, die in Wasser nicht ablaufen, produzieren normalerweise auch Salze, können aber auch komplexe Ionen produzieren.
Säuren spenden H+; Basen spenden OH-
Nach einer Theorie von Svante Arrhenius. ein Nobelpreisträger Physiker und Chemiker, eine Säure in Lösung spendet ein H
+ Ionen in Wasser. Die Ionen schweben nicht frei herum, sondern binden sich an Wassermoleküle und bilden Hydroniumionen (H3Ö+). Der pH-Wert einer Lösung, der sich auf die "Kraft des Wasserstoffs" bezieht, ist ein Maß für die Anzahl dieser vorhandenen Ionen. Der pH-Wert ist ein negativer Logarithmus der Konzentration. Je niedriger der pH-Wert ist, desto höher ist die Konzentration dieser Ionen und desto saurer ist die Lösung. Basen hingegen spenden Hydroxid (OH-) Ionen. Wenn eine Lösung überwiegend Hydroxidionen enthält, liegt ihr pH-Wert über 7 (der Neutralpunkt) und die Lösung ist alkalisch. Säuren und Basen, die sich so verhalten, werden als Arrhenius-Säuren und -Basen bezeichnet. Chlorwasserstoff (HCl) ist ein Beispiel für eine Arrhenius-Säure und Natriumhydroxid (NaOH) ist eine Arrhenius-Base.Arrhenius-Säuren und -Basen verbinden sich zu Salzen
Wenn Sie eine Arrhenius-Säure und -Base in derselben Lösung kombinieren, wird das positiv geladene Hydronium Ionen verbinden sich mit den Hydroxidionen zu Wasser, und die übrig gebliebenen Ionen verbinden sich zu a Salz. Wenn sich alle verfügbaren Ionen auf diese Weise verbinden, wird die Lösung pH-neutral, das heißt, Säure und Base neutralisieren sich gegenseitig. Das bekannteste Beispiel ist das Auflösen von Chlorwasserstoff und Natriumhydroxid in Lösung, um freies Natrium (Na+) und Chlorid (Cl-) Ionen. Sie verbinden sich zu NaCl oder Kochsalz. Dieser Vorgang wird Hydrolyse genannt.
Brønsted-Lowry verallgemeinert die Säure/Base-Reaktion
Zwei Chemiker, Johannes Nicolaus Brønsted und Thomas Martin Lowry, stellten 1923 unabhängig voneinander eine allgemeinere Vorstellung von Säuren und Basen vor. In ihrer Theorie ist eine Säure eine Verbindung, die ein Proton (H+), während eine Base eine Verbindung ist, die eine akzeptiert. Dieses Konzept erweitert die Arrhenius-Definition, um Säure-Base-Reaktionen zu berücksichtigen, die in wässriger Lösung nicht auftreten. Nach der Brønsted-Lowry-Definition ist beispielsweise die Reaktion zwischen Ammoniak und Chlorwasserstoff zu Das Salz Ammoniumchlorid herzustellen ist eine Säure-Base-Reaktion, bei der kein Hydronium oder Hydroxid ausgetauscht wird Ionen. Es würde nicht als Säure-Base-Reaktion nach der Arrhenius-Definition angesehen. Brönsted-Lowry-Säure-Base-Reaktionen produzieren nicht immer Wasser, aber sie produzieren immer noch Salze.
Lewis verallgemeinert noch mehr
Auch im Jahr 1923 G. N. Lewis von der UC Berkeley modifiziert die Definition von Säuren und Basen, um Reaktionen zu berücksichtigen, die nicht mit der Brønsted-Lowry-Konzeption erklärt werden konnten. In der Lewis-Theorie sind Basen Elektronenpaar-Donoren, während Säuren Elektronenpaar-Akzeptoren sind. Diese Vorstellung hilft, Reaktionen, die nicht nur zwischen Festkörpern und Flüssigkeiten, sondern auch Gasen auftreten, als Säure-Base-Reaktionen zu erklären. In dieser Theorie kann das Reaktionsprodukt kein Salz sein. Beispielsweise entsteht bei der Reaktion zwischen Zinkionen und Ammoniak Tetraamminzink, ein Komplexion.
Zn2++4NH3→[Zn (NH3)4]4+.