Kemijska reakcija po definiciji od početnih kemikalija (nazvanih reaktanti) tvori nove kemikalije (zvane proizvodi). Trebalo bi imati smisla da identitet nastalih proizvoda ovisi o tome s kojim reaktantima započinjemo. Dodavanje kiseline u bazu primjer je kemijske reakcije, pa bismo trebali očekivati da ćemo vidjeti nove proizvode. Iako postoji obrazac za ovu vrstu reakcije, na kraju nastali produkti ovise o tome koja se kiselina i koja baza koriste.
Nije jednostavan odgovor
Na prvi pogled ovo pitanje ima jednostavan odgovor. Većina uvodnih knjiga o kemiji naučit će da se reakcija između kiseline i baze naziva neutralizacija, a nastali proizvodi su voda i sol. Na primjer, ako pomiješate klorovodičnu kiselinu (HCl) s natrijevim hidroksidom (NaOH), nastali proizvodi su voda (H20) i natrijev klorid (NaCl), koji je poznat kao kuhinjska sol.
HCl + NaOH -> H2O + NaCl
Problem je u tome što zapravo nije tako jednostavno. Da bismo u potpunosti odgovorili na ovo pitanje, morat ćemo biti puno konkretniji.
Polazna točka
Krenimo od miješanja jake kiseline s jakom bazom. Dodavanje riječi "jako" znači da se ove kiseline i baze potpuno disociraju (ili raspadaju) kad se stave u vodu. Korištenje jake kiseline u eksperimentu znači da je kiselina već otopljena u vodi (a to je najvjerojatnije i za bazu). Ako zatim dodate kiselinu u bazu, proizvodi će biti voda (pored vode koja je već tu) i sol (što nije nužno "kuhinjska sol").
Na primjer, pomiješajte jaku kiselinu HNO3 (dušičnu kiselinu) s jakom bazom KOH (kalijev hidroksid).
HNO3 + KOH -> H2O + KNO3
U ovom primjeru KNO3 je sol, pa se voda i sol stvaraju kako se očekuje. Ova se reakcija odvija u vodi, pa sol najvjerojatnije nije povezana, već je odvojena kao ioni u vodi.
Potpuna jonska jednadžba
Zapravo, kemičari pišu ono što se naziva kompletnom ionskom jednadžbom kako bi pokazali koje su kemikalije razdvojene:
H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)
Ova duga jednadžba pokazuje da su jaka kiselina i jaka baza disocirani u vodi ("aq" označava vodenu otopinu), a nastaje voda, a kalij (K +) i nitrat (NO3-) ioni ostaju u voda.
Mrežna jonska jednadžba
To dovodi do još jednog zanimljivog pitanja: Kako nastaje sol? U ovom slučaju nije. Ioni koji bi tvorili sol su tu, ali u sadašnjem obliku nisu stvorili sol. Dakle, kemičari napišu ono što se naziva jednadžba neto iona kako bi pokazali što se stvarno dogodilo:
H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l)
To nam govori da je jedina prava reakcija ovaj primjer nastanak vode. Ioni K + i NO3- nisu učinili ništa, pa su izostavljeni iz neto ionske jednadžbe.
Kompliciranje neutralizacije stehiometrijom
Što ako želite završiti samo s proizvodima - solju i vodom - i želite biti sigurni da su nestale sve kiseline i baze? To postaje stehiometrijski problem. Bez dodavanja dovoljno baze, iz reakcije će ostati kiselina. Kiselina nije proizvod, ali se miješa s proizvodima. Isto tako, dodavanje premalo kiseline rezultiralo bi ostatkom baze, koja bi se opet pomiješala s proizvodima. Matematički možete izračunati koliko biste kiseline trebali pomiješati s određenom količinom baze da biste postigli potpunu neutralizaciju.
Slabe kiseline, slabe baze i stvaranje plina
Što ako kiselina ili baza (ili oboje) nisu "jaki"? Postoji mnogo slabih kiselina i baza, što znači da vrlo malo disociraju kad se miješaju u vodi. Jednostavno rečeno, i dalje se događa neutralizacija (stvaranje vode i soli), ali ako idemo dalje od toga jednostavnog Izjava nalazimo da se kompletne ionske i neto ionske jednadžbe jako razlikuju od jake kiseline / jake baze reakcija.
Postoji još jedna komplikacija: Što ako se kiselina pomiješa s nečim poput NaHCO3? Razmotrite dobro poznatu reakciju koja se događa kada pomiješate sodu bikarbonu (NaHCO3) s kiselim octom. Stvara se plin. Neutralizacija se odvija, ali proizvodi više nisu samo voda i sol.
Pogledajte solnu kiselinu i sodu bikarbonu, na primjer:
HCl + NaHCO3 -> NaCl + H2O + CO2
Proizvodi nisu samo sol (NaCl) i voda (H2O), već i plin (CO2).
Zaključak
Ne postoji jednostavno rješenje problema s proizvodima koji se dobivaju miješanjem kiseline s bazom. Krajnji rezultat miješanja i kiseline s bazom ovisi o tome koja se kiselina i baza koriste i o tome koliko kiseline i baze koristite. Snaga ili slabost kiseline i baze također utječe na produkte reakcije. Općenito, ove reakcije dovode do stvaranja soli i vode, a ponekad i plina.