Τι είδους αντίδραση εμφανίζεται όταν το θειικό οξύ αντιδρά με αλκαλικό;

Εάν έχετε αναμίξει ποτέ ξίδι (που περιέχει οξικό οξύ) και όξινο ανθρακικό νάτριο, το οποίο είναι μια βάση, έχετε δει μια αντίδραση οξέος-βάσης ή εξουδετέρωσης στο παρελθόν. Ακριβώς όπως το ξίδι και η μαγειρική σόδα, όταν το θειικό οξύ αναμιγνύεται με μια βάση, τα δύο θα εξουδετερώσουν το ένα το άλλο. Αυτό το είδος αντίδρασης ονομάζεται αντίδραση εξουδετέρωσης.

Οι χημικοί ορίζουν τα οξέα και τις βάσεις με τρεις διαφορετικούς τρόπους, αλλά ο πιο χρήσιμος καθημερινός ορισμός περιγράφει ένα οξύ ως ουσία που θέλει να αποδώσει ιόντα υδρογόνου, ενώ μια βάση θέλει να επιλέξει τους επάνω. Τα ισχυρά οξέα είναι καλύτερα να απελευθερώνουν τα ιόντα υδρογόνου τους και το θειικό οξύ είναι σίγουρα ένα ισχυρό οξύ, έτσι όταν είναι μέσα νερό, είναι σχεδόν εντελώς αποπρωτονιωμένο - σχεδόν όλα τα μόρια θειικού οξέος έχουν εγκαταλείψει και το υδρογόνο τους ιόντα. Αυτά τα δωρημένα ιόντα υδρογόνου γίνονται αποδεκτά από μόρια νερού, τα οποία γίνονται ιόντα υδρονίου. Ο τύπος για ένα ιόν υδρονίου είναι H3O +.

Όταν το βασικό ή αλκαλικό διάλυμα προστίθεται στο θειικό οξύ, το οξύ και η βάση αντιδρούν εξουδετερώνοντας το ένα το άλλο. Το βασικό είδος απομακρύνει τα ιόντα υδρογόνου από τα μόρια του νερού, οπότε έχει υψηλή συγκέντρωση ιόντων υδροξειδίου. Τα ιόντα υδροξειδίου και υδρονίου αντιδρούν για να δημιουργήσουν μόρια νερού, αφήνοντας ένα άλας (το προϊόν μιας αντίδρασης οξέος-βάσης). Δεδομένου ότι το θειικό οξύ είναι ένα ισχυρό οξύ, ένα από τα δύο πράγματα θα μπορούσε να συμβεί. Εάν η βάση είναι μια ισχυρή βάση όπως το υδροξείδιο του καλίου, το προκύπτον άλας (π.χ. θειικό κάλιο) θα είναι ουδέτερο, με άλλα λόγια, ούτε ένα οξύ ούτε μια βάση. Εάν η βάση είναι μια ασθενής βάση όπως η αμμωνία, το προκύπτον άλας θα είναι ένα όξινο άλας, το οποίο δρα ως ασθενές οξύ (π.χ., θειικό αμμώνιο). Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι δεδομένου ότι έχει δύο ιόντα υδρογόνου που μπορεί να δώσει, ένα μόριο θειικού οξέος μπορεί να εξουδετερώσει δύο μόρια μιας βάσης όπως το υδροξείδιο του νατρίου.

Δεδομένου ότι η μαγειρική σόδα χρησιμοποιείται συχνά για την εξουδετέρωση των διαρροών οξέος μπαταρίας στα αυτοκίνητα ή των διαρροών οξέων στα εργαστήρια, η αντίδραση του θειικού οξέος με τη σόδα ψησίματος είναι ένα συνηθισμένο παράδειγμα που παρουσιάζει λίγο συστροφή. Όταν το διττανθρακικό άλας από τη σόδα ψησίματος έρχεται σε επαφή με το διάλυμα θειικού οξέος, δέχεται ιόντα υδρογόνου για να γίνει ανθρακικό οξύ. Το ανθρακικό οξύ μπορεί να αποσυντεθεί για να δώσει νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Ωστόσο, και καθώς το θειικό οξύ και η μαγειρική σόδα αντιδρούν, η συγκέντρωση του ανθρακικού οξέος συσσωρεύεται γρήγορα, ευνοώντας έτσι το σχηματισμό διοξειδίου του άνθρακα. Σχηματίζεται μια μάζα φυσαλίδων, καθώς αυτό το διοξείδιο του άνθρακα διαφεύγει από το διάλυμα. Αυτή η αντίδραση είναι μια απλή απεικόνιση της αρχής του Le Chatellier - όταν οι αλλαγές στη συγκέντρωση διαταράσσουν μια δυναμική ισορροπία, το σύστημα αντιδρά με τρόπο που τείνει να αποκαταστήσει την ισορροπία.

Η αντίδραση μεταξύ θειικού οξέος και ανθρακικού ασβεστίου είναι παρόμοια με κάποιους τρόπους με την αντίδραση με μαγειρική σόδα - το διοξείδιο του άνθρακα φυσαλίδες, και το αλάτι που παραμένει πίσω είναι ασβέστιο θειικό άλας. Η αντίδραση θειικού οξέος με το ισχυρό βασικό υδροξείδιο νατρίου θα παράγει θειικό νάτριο, ενώ το θειικό οξύ με οξείδιο του χαλκού θα σχηματίσει το μπλε ένωση θειικού χαλκού (II). Το θειικό οξύ είναι ένα τόσο ισχυρό οξύ που μπορεί πραγματικά να χρησιμοποιηθεί για να κολλήσει ένα ιόν υδρογόνου στο νιτρικό οξύ, σχηματίζοντας το ιόν νιτρονίου. Αυτή η αντίδραση χρησιμοποιείται στην κατασκευή ενός από τα πιο διάσημα εκρηκτικά στον κόσμο - 2,4,6-τρινιτροτολουόλιο ή TNT.