כימאים מגדירים זוגות חומצה-בסיס מצומדים במונחים של היעדר או נוכחות של יון מימן או פרוטון. בהתחשב בכך, בסיס הופך לחומצה מצומדת על ידי קבלת פרוטון, וחומצה הופכת לבסיס מצומד על ידי תרומה. פרוטונים עוברים בין חומצות לבסיסים ולצמידותיהם.
TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)
פרוטונים (יוני מימן) עוברים בין חומצות מצומדות לבסיסים.
אודות זוגות חומצה בסיסית מצומדת
תורת בסיס החומצה של ברונסטד מבדילה חומצות ובסיסים ביכולתן של חומצות לוותר על פרוטונים בקלות, ולבסיסים לקבל אותם. מאפיין נוסף של התיאוריה הוא שחומצות ובסיסים יוצרים את מה שכימאים מכנים זוגות מצומדים; כאשר חבר החומצה של הזוג תורם פרוטון, הוא הופך לבסיס המצומד, וכאשר חבר הבסיס מקבל פרוטון, הוא הופך לחומצה המצומדת.
מהיכן מגיעים פרוטונים
הפרוטון ממלא תפקיד משמעותי בכימיה של חומצות ובסיסים כמעין "מטבע" יוני, העובר הלוך ושוב בין מולקולות בתמיסה. במקרה של חומצה חזקה המורכבת מ- H+ יון ואיזה יון שלילי, הפרוטון מגיע מהחומצה המתנתקת למרכיביה היוניים במים. במקרה של בסיס, ה- H+ יון נובע מ"גנבת "מימן מ- H2או שים לב שהרעיון של H צף חופשי+ יונים היא פיקציה נוחה; הם למעשה לא קיימים תקופות ממושכות במים כפרוטונים "עירומים". במקום זאת, עודף מימן נקשר במים כדי לקבל את צורתו של יון ההידרוניום, H
דוגמאות לחומצות ובסיסים מצומדים
כאשר חומצה הידרוכלורית (HCl) מתמוססת במים, היא יוצרת את יון ההידרוניום ואת יון הכלוריד, Cl-. בתור יון, כלוריד הופך לבסיס המצומד של HCl, והידרוניום הוא החומצה המצומדת של H2או חומצה גופרתית, H2כך4, יש את יון הגופרתי SO4(2-) כבסיס המצומד. נתרן הידרוקסיד, NaOH, הוא בסיס חזק שלוקח פרוטון להפוך ליון נתרן חופשי (Na+) ומולקולת מים, שבמקרה זה פועלת כחומצה המצומדת. שים לב שלחומצות חזקות יש בדרך כלל בסיסים מצומדים חלשים ובסיסים חזקים יש חומצות מצומדות חלשות.
תפקיד המים
מים ממלאים כמה תפקידים שונים בתגובות על בסיס חומצה. ראשית, הוא משמש כממס ומנתק תרכובות ליונים. לאחר מכן, מולקולות מים קולטות יוני מימן חופשיים ויוצרות הידרוניום. לבסוף, בהתאם לתגובה, מים עשויים להפוך לחומצה או בסיס מצומד; למרות שהוא ניטרלי מבחינה טכנית עם pH של 7, החומציות היחסית או הבסיסיות שלו מאפשרות לו לפעול כחומצה חלשה או כבסיס.