Μια χημική αντίδραση εξ ορισμού σχηματίζει νέες χημικές ουσίες (που ονομάζονται προϊόντα) από τις αρχικές χημικές ουσίες (που ονομάζονται αντιδραστήρια). Πρέπει να έχει νόημα ότι η ταυτότητα των προϊόντων που σχηματίζονται εξαρτάται από τα αντιδρώντα με τα οποία αρχίζουμε. Η προσθήκη οξέος στη βάση είναι ένα παράδειγμα χημικής αντίδρασης, οπότε θα πρέπει να περιμένουμε να δούμε νέα προϊόντα. Αν και υπάρχει ένας τύπος αυτού του τύπου αντίδρασης, τελικά τα προϊόντα που σχηματίζονται εξαρτώνται από το οξύ και τη βάση που χρησιμοποιούνται.
Δεν είναι εύκολη απάντηση
Με την πρώτη ματιά, αυτή η ερώτηση έχει μια απλή απάντηση. Τα περισσότερα εισαγωγικά βιβλία χημείας θα διδάξουν ότι η αντίδραση μεταξύ οξέος και βάσης ονομάζεται εξουδετέρωση, και τα προϊόντα που σχηματίζονται είναι νερό και άλας. Για παράδειγμα, εάν αναμίξετε υδροχλωρικό οξύ (HCl) με υδροξείδιο του νατρίου (NaOH), τα προϊόντα που σχηματίζονται είναι νερό (H20) και χλωριούχο νάτριο (NaCl), τα οποία είναι γνωστά ως επιτραπέζιο άλας.
HCl + NaOH -> H2O + NaCl
Το πρόβλημα είναι ότι δεν είναι πραγματικά τόσο απλό. Για να απαντήσουμε πλήρως σε αυτήν την ερώτηση, θα πρέπει να είμαστε πολύ πιο συγκεκριμένοι.
Ένα σημείο εκκίνησης
Ας ξεκινήσουμε αναμιγνύοντας ένα ισχυρό οξύ με μια ισχυρή βάση. Η προσθήκη της λέξης «ισχυρή» σημαίνει ότι αυτά τα οξέα και οι βάσεις διαχωρίζονται εντελώς (ή διαλύονται) όταν τοποθετούνται στο νερό. Η χρήση ενός ισχυρού οξέος σε ένα πείραμα σημαίνει ότι το οξύ έχει ήδη διαλυθεί σε νερό (και αυτό πιθανότατα ισχύει και για τη βάση). Εάν προσθέσετε στη συνέχεια το οξύ στη βάση, τα προϊόντα θα είναι νερό (εκτός από το νερό που υπάρχει ήδη) και αλάτι (το οποίο δεν είναι απαραίτητα «επιτραπέζιο αλάτι»).
Για παράδειγμα, αναμίξτε το ισχυρό οξύ HNO3 (νιτρικό οξύ) με την ισχυρή βάση ΚΟΗ (υδροξείδιο του καλίου).
HNO3 + KOH -> H2O + KNO3
Σε αυτό το παράδειγμα, το ΚΝΟ3 είναι το άλας, έτσι σχηματίζεται νερό και ένα άλας όπως αναμένεται. Αυτή η αντίδραση λαμβάνει χώρα στο νερό, οπότε πιθανότατα το άλας δεν συνδέεται μεταξύ τους, αλλά διαχωρίζεται ως ιόντα στο νερό.
Η Πλήρης Ιωνική Εξίσωση
Στην πραγματικότητα, οι χημικοί γράφουν αυτό που ονομάζεται μια ολοκληρωμένη ιοντική εξίσωση για να δείξουν ποιες χημικές ουσίες χωρίζονται:
H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)
Αυτή η μακρά εξίσωση δείχνει ότι το ισχυρό οξύ και η ισχυρή βάση χωρίζονται στο νερό («aq» σημαίνει υδατικό), και σχηματίζεται νερό, αφήνοντας ιόντα καλίου (K +) και νιτρικών (NO3-) ακόμα στο νερό.
Η καθαρή ιοντική εξίσωση
Αυτό οδηγεί σε μια άλλη ενδιαφέρουσα ερώτηση: Πώς σχηματίζεται ένα αλάτι; Σε αυτήν την περίπτωση, δεν είναι. Τα ιόντα που σχηματίζουν το αλάτι είναι εκεί, αλλά στην παρούσα μορφή δεν έχουν σχηματίσει το αλάτι. Έτσι, οι χημικοί γράφουν αυτό που ονομάζεται καθαρή ιοντική εξίσωση για να δείξουν τι πραγματικά συνέβη:
H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l)
Αυτό μας λέει ότι η μόνη αληθινή αντίδραση είναι αυτό το παράδειγμα είναι ο σχηματισμός νερού. Τα ιόντα K + και NO3- δεν έχουν κάνει τίποτα, επομένως παραμένουν εκτός της καθαρής ιοντικής εξίσωσης.
Περίπλοκη ουδετεροποίηση με στοιχειομετρία
Τι γίνεται αν θέλετε να καταλήξετε μόνο στα προϊόντα - αλάτι και νερό - και θέλετε να είστε σίγουροι ότι όλο το οξύ και η βάση είχαν φύγει; Αυτό γίνεται ένα στοιχειομετρικό πρόβλημα. Χωρίς προσθήκη αρκετής βάσης, θα απομείνει οξύ από την αντίδραση. Το οξύ δεν είναι προϊόν, αλλά αναμιγνύεται με τα προϊόντα. Παρομοίως, η προσθήκη πολύ μικρού οξέος, θα είχε ως αποτέλεσμα την υπολειπόμενη ποσότητα βάσης, η οποία και πάλι θα αναμιχθεί με τα προϊόντα. Μαθηματικά, μπορείτε να υπολογίσετε πόσο οξύ πρέπει να αναμίξετε με μια ορισμένη ποσότητα βάσης για να επιτύχετε πλήρη εξουδετέρωση.
Αδύναμα οξέα, αδύναμες βάσεις και σχηματισμός αερίου
Τι γίνεται αν το οξύ ή η βάση (ή και τα δύο) δεν είναι «ισχυρά»; Υπάρχουν πολλά ασθενή οξέα και βάσεις, πράγμα που σημαίνει ότι αποσυντίθενται πολύ λίγο όταν αναμιγνύονται σε νερό. Με απλά λόγια, η εξουδετέρωση εξακολουθεί να συμβαίνει (σχηματίζοντας νερό και αλάτι), αλλά αν προχωρήσουμε πέρα από αυτό το απλό δήλωση, βρίσκουμε ότι οι πλήρεις ιονικές και καθαρές ιονικές εξισώσεις είναι πολύ διαφορετικές από ένα ισχυρό οξύ / ισχυρή βάση αντίδραση.
Υπάρχει μια ακόμη επιπλοκή: Τι γίνεται αν ένα οξύ αναμιγνύεται με κάτι σαν το NaHCO3; Εξετάστε τη γνωστή αντίδραση που λαμβάνει χώρα όταν ανακατεύετε τη μαγειρική σόδα (NaHCO3) με όξινο ξύδι. Σχηματίζεται ένα αέριο. Η εξουδετέρωση γίνεται, αλλά τα προϊόντα δεν είναι πλέον μόνο νερό και αλάτι
Δείτε το υδροχλωρικό οξύ και τη μαγειρική σόδα, για παράδειγμα:
HCl + NaHCO3 -> NaCl + H2O + CO2
Τα προϊόντα δεν είναι μόνο ένα αλάτι (NaCl) και νερό (H2O), αλλά και ένα αέριο (CO2).
συμπέρασμα
Δεν υπάρχει απλή λύση στο πρόβλημα των προϊόντων που παίρνει κανείς όταν αναμειγνύεται ένα οξύ με μια βάση. Το τελικό αποτέλεσμα της ανάμιξης και του οξέος με μια βάση εξαρτάται από το ποιο οξύ και τη βάση χρησιμοποιούνται και από το πόσο οξύ και τη βάση χρησιμοποιείτε. Η ισχύς ή η αδυναμία του οξέος και της βάσης επηρεάζουν επίσης τα προϊόντα της αντίδρασης. Γενικά, αυτές οι αντιδράσεις οδηγούν στο σχηματισμό ενός άλατος συν νερού και μερικές φορές ενός αερίου.