אין ספק ששמעתם עליו חומצות וכנראה יכול למנות כמה רק מקריאת תוויות מזון: חוּמצַת לִימוֹן. חומצה אצטית. יחד עם זאת, אתה יודע שלפחות חומצות מסוימות יכולות להזיק אם אתה כל כך מטפל בהן, כך שלחומצות שונות יש בבירור תכונות שונות, כולל חוזקות שונות.
בסיסים נמצאים גם בכל מקום בעולם, אם כי נראה שהם מקבלים פחות פרסום משום מה. כמו חומצות, בסיסים עלולים להזיק לחומרים ביולוגיים ואחרים. נתקלת בבסיס חזק בצורה של אקונומיקה כביסה ביתית (NaClO, או נתרן היפוכלוריט).
חומצות ובסיסים משלימים כמעט בכל דרך, ואפשר אפילו להשתמש בהם כדי "לנטרל" את השני, כמו עם נטילה דרך הפה. נוֹגֵד חוּמצָה טבליות למאבק בחומצה בקיבה. חלק מזה הוא במינוח; כאשר חומצות מתנהגות למעשה כמו חומצות, הן הופכות לבסיסים, וזהו להתנהגותם של בסיסים. הֲבָנָה חומצות ובסיסים מצומדים חיוני לשליטה בתגובות כימיות.
היסטוריה של כימיה בסיסית של חומצה
כבר באמצע שנות ה 1600- רוברט בויל, שנראה שהיה מעורב כמעט בכל ניסוי כימיה באותם ימים, הבין זאת לפתרונות מסוימים היו מאפיינים כגון היכולת לפגוע בחומרים שקועים או לשנות אותם צבעים, ו כי ניתן היה למנוע או לשלול תופעות אלה על ידי תוספת של תרכובות אלקליות, שכיום ידועות כבסיסיות.
בשנת 1923, יוהנס ברונסטד ו תומאס לורי מוגדרות רשמית חומצות ובסיסים במונחים של העברת יוני מימן (H+).
חומצות ברונסטד-לורי
הבסיס המצומד של חומצה הוא התרכובת שנותרה לאחר שתרם יון מימן על ידי החומצה, וחומצה מצומדת של בסיס היא התרכובת שנותרה לאחר קבלת יון מימן בסיס.
א חומצה ברונסטד-לורי לכן היא פשוט מולקולה שיכולה לתרום יון מימן (שהוא אטום טעון חיובי) למולקולה אחרת; שארית החומצה הזו נקראת שלה בסיס מצומד. למשל מתי חומצה הידרוכלורית תורם פרוטון, ה- יון כלורי שנשאר מאחור הוא בסיס הצמידות:
HCl → H++ קל−
לפעמים חומצה תהיה טעונה באופן חיובי לפני שתורמת את יון המימן שלה, ולא ניטראלית כמו במקרה של HCl. ניתן לראות זאת באמצעות ה- יון אמוניום לתרום פרוטון כדי להפוך לבסיס המצומד אַמוֹנִיָה:
NH4+ → H++ NH3
H2PO4−: חומצה או בסיס?
עד כה ראית דוגמאות לתרכובות בעלות נוסחאות המבהירות אם המולקולה מתפקדת כחומצה או כבסיס (או, לצורך העניין, גם אם היא לא). אם אתה רואה יון ללא אטומי מימן כלולים, כגון Cl−, אתה יודע שזה לא יכול להיות חומצה, מכיוון שאין לו פרוטונים, אלא שהוא יכול להיות בסיס, מכיוון שזה אניון עם מטען של -1 ו"להוט "לקבל על עצמו פרוטון.
אבל מה לגבי תרכובות עם אטומי מימן מרובים הזמינים להחלפה? בסביבה הנכונה, תרכובת המתפקדת כבסיס בנוכחות חומצה חזקה מספיק יכולה גַם לשמש כחומצה בנוכחות בסיס חזק מספיק. (חשוב על בסיסים כ"מושכי מימן-יונים ". תרכובת כזו נקראת אמפוטרי אוֹ אמפיפרוטי.
דוגמה קלאסית היא ה- דו-מימן פוספט יון ח2PO4−. בנוכחות החומצה החזקה HBr, מולקולה זו מקבלת בקלות את יון המימן מהחומצה להפיכתה חומצה זרחתית (ח3PO4). אולם בנוכחות הידרוקסיד בסיסי (OH−) יונים, דו-מימן פוספט במקום תורם פרוטון להיות חד-מימן פוספט (HPO42−).
-
הבסיס המצומד של ח2PO4−
הוא לכן HPO42−, וחומצה מצומדת של
ה2PO4− הוא H3PO4.