מאפיינים כלליים של חומצות ובסיסים

חומצות ובסיסים הם תרכובות שמשותף בדבר חשוב אחד: כאשר אתה טובל אותם בתמיסה, הם משחררים יונים חופשיים. בתמיסה מימית, שהיא הנפוצה ביותר, הדרך המסורתית להבדיל ביניהן היא שחומצה משחררת מימן חיובי (H⁺) יונים בעוד בסיס משחרר הידרוקסיד שלילי (OH^-) יחידות. כימאים מודדים את חוזק החומצה או הבסיס לפי ה- pH שלהם, שהוא מונח המתייחס ל"כוחו של מימן ". נקודת האמצע של סולם ה- pH היא ניטרלית. תרכובות עם pH נמוך מערך נקודת האמצע הן חומציות ואילו אלו עם ערך גבוה יותר הן בסיסיות או אלקליות.

TL; DR (ארוך מדי; לא קרא)

לחומצות יש טעם חמוץ ואילו בסיסים מרירים. חומצה מגיבה עם מתכות כדי לייצר בועות של גז מימן ואילו בסיס מרגיש רזה למגע. חומצות הופכות לנייר לקמוס כחול לאדום ואילו בסיסים הופכים לנייר לקמוס אדום לכחול.

התיאוריה של תרכובת חומצית או בסיסית ככזו שמשחררת יוני מימן או הידרוקסיד בהתאמה הוצגה על ידי הכימאי השבדי סוואנטה ארחניוס בשנת 1884. תיאוריית Arrhenius מסבירה בדרך כלל כיצד חומצות ובסיסים מתנהגים בתמיסה ומדוע הם משתלבים ליצירת מלחים, אך זה לא מסביר מדוע תרכובות מסוימות שאינן מכילות יונים של הידרוקסיד, כגון אמוניה, יכולות ליצור בסיסים פִּתָרוֹן.

התיאוריה של ברונסטד-לורי, שהוצגה בשנת 1923 על ידי הכימאים יוהנס ניקולאוס ברונסטד ותומאס מרטין לורי, מתקנת זאת על ידי הגדרת חומצות כתורמות פרוטונים ובסיסים כמקבלים פרוטונים. זו ההגדרה שכימאים לרוב מסתמכים עליהם בעת ניתוח פתרונות מימיים.

תיאוריה שלישית, שהוצגה על ידי הכימאי ברקלי G.N. לואיס, גם בשנת 1923, מתייחס לחומצות כאל מקבלי זוג אלקטרונים ובסיסים כאל תורמים של זוג אלקטרונים. תורת לואיס יש את היתרון של הכללת תרכובות שאינן מכילות מימן כלל, ולכן זה מאריך את רשימת התגובות על בסיס חומצה.

סולם ה- pH מתייחס לריכוז יוני המימן בתמיסה על בסיס מים. זהו הלוגריתם השלילי של ריכוז יון המימן: pH = -log [H +]. הסולם נע בין 0 ל -14, והערך 7 הוא ניטרלי. ככל שריכוז יוני המימן עולה, ה- pH הולך וקטן, ולכן ערכים שבין 0 ל -7 מצביעים על חומצות, ואילו ערכים מ 7 עד 14 הם בסיסיים. ערכי pH גבוהים מאוד ונמוכים מאוד מצביעים על פתרונות מאכלים מסוכנים.

אם היית משווה את הטעם של תמיסה חומצית לבסיסית - וזה לא מומלץ אם ה- pH הוא גבוה מאוד או נמוך מאוד - היית מגלה שפתרון חומצי טעים חמוץ ואילו טעם בסיסי טעם מר. הטעם החמצמץ בפירות הדר נובע מחומצת הלימון שהם מכילים, החומץ חמוץ מכיוון שהוא מכיל חומצה אצטית וחלב חמוץ עשיר בחומצה לקטית. לעומת זאת, אלקליזציה של מים מינרליים הם בעלי טעם עדין אך מריר לעין.

כאשר תמיסה אלקליין כמו אמוניה ומים משתלבת עם חומצות שומן, היא מייצרת סבון. זה מה שקורה בקנה מידה קטן כשאתה מפעיל פיתרון בסיסי בין האצבעות. הפיתרון מרגיש חלקלק או רזה למגע מכיוון שהתמיסה האלקליין משתלבת עם חומצות השומן על האצבעות.

תמיסה חומצית לא מרגישה דלילה, אך היא תגרום לבועות אם תטביע בה מתכת. יוני המימן מגיבים עם המתכת לייצור גז מימן, שמבעבע לראש התמיסה ומתפוגג.

המבחן הישן של חומצות ובסיסים, נייר לקמוס הוא נייר סינון שטופל בצבעים העשויים מחזזיות. חומצה הופכת לנייר לקמוס כחול לאדום, ואילו בסיס הופך לכחול לנייר לקמוס אדום. בדיקת הלקמוס עובדת בצורה הטובה ביותר אם ה- pH נמוך מ- 4.5 ומעלה 8.3.