Ķīmiskā reakcija pēc definīcijas veido jaunas ķīmiskas vielas (sauktas par produktiem) no sākotnējām ķīmiskajām vielām (sauktām par reaģentiem). Būtu jēga, ka izveidoto produktu identitāte ir atkarīga no tā, ar kādiem reaģentiem mēs sākam. Skābes pievienošana bāzei ir ķīmiskas reakcijas piemērs, tāpēc mums vajadzētu sagaidīt jaunus produktus. Lai gan šāda veida reakcijai ir raksturīgs modelis, galu galā izveidojušies produkti ir atkarīgi no tā, kāda skābe un kāda bāze tiek izmantota.
Nav viegla atbilde
No pirmā acu uzmetiena šim jautājumam ir vienkārša atbilde. Lielākā daļa ievada ķīmijas grāmatu mācīs, ka reakciju starp skābi un bāzi sauc par neitralizāciju, un izveidojušies produkti ir ūdens un sāls. Piemēram, ja jūs sajaucat sālsskābi (HCl) ar nātrija hidroksīdu (NaOH), izveidojušies produkti ir ūdens (H20) un nātrija hlorīds (NaCl), kas ir labi pazīstams kā galda sāls.
HCl + NaOH -> H2O + NaCl
Problēma ir tā, ka patiesībā tas nav tik vienkārši. Lai pilnībā atbildētu uz šo jautājumu, mums būs jābūt daudz konkrētākiem.
Sākumpunkts
Sāksim ar spēcīgas skābes sajaukšanu ar spēcīgu bāzi. Vārda “stiprs” pievienošana nozīmē, ka šīs skābes un bāzes, nonākot ūdenī, pilnībā disociējas (vai sadalās). Spēcīgas skābes izmantošana eksperimentā nozīmē, ka skābe jau ir izšķīdināta ūdenī (un, visticamāk, tas attiecas arī uz bāzi). Ja pēc tam bāzei pievieno skābi, produkti būs ūdens (papildus jau esošajam ūdenim) un sāls (kas nav obligāti “galda sāls”).
Piemēram, sajauciet stipro skābi HNO3 (slāpekļskābi) ar spēcīgo bāzi KOH (kālija hidroksīdu).
HNO3 + KOH -> H2O + KNO3
Šajā piemērā KNO3 ir sāls, tāpēc ūdens un sāls tiek veidoti, kā paredzēts. Šī reakcija notiek ūdenī, tāpēc, visticamāk, sāls nav savienots kopā, bet tā vietā tiek atdalīts kā joni ūdenī.
Pilnīgs jonu vienādojums
Patiesībā ķīmiķi raksta to, ko sauc par pilnīgu jonu vienādojumu, lai parādītu, kuras ķīmiskās vielas ir disociētas:
H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)
Šis garais vienādojums parāda, ka stipra skābe un stipra bāze ūdenī disociējas (“aq” nozīmē ūdeni), un veidojas ūdens, atstājot kālija (K +) un nitrāta (NO3-) jonus ūdens.
Neto jonu vienādojums
Tas rada vēl vienu interesantu jautājumu: kā veidojas sāls? Šajā gadījumā tā nav. Joni, kas veidotu sāli, ir, bet pašreizējā formā tie nav izveidojuši sāli. Tātad, ķīmiķi raksta to, ko sauc par neto jonu vienādojumu, lai parādītu, kas patiešām notika:
H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l)
Tas mums saka, ka vienīgā patiesā reakcija ir šis piemērs ir ūdens veidošanās. Joni K + un NO3- neko nav izdarījuši, tāpēc tie tiek atstāti ārpus neto jonu vienādojuma.
Sarežģī neitralizāciju ar stehiometriju
Ko darīt, ja jūs vēlaties iegūt tikai produktus - sāli un ūdeni - un vēlaties būt pārliecināts, ka visas skābes un bāzes vairs nav? Tas kļūst par stehiometrisku problēmu. Nepievienojot pietiekami daudz bāzes, reakcijā paliks skābe. Skābe nav produkts, bet to sajauc ar produktiem. Tāpat, pievienojot pārāk maz skābes, rodas atlikušais bāzes daudzums, kas atkal tiktu sajaukts ar produktiem. Matemātiski varat aprēķināt, cik daudz skābes vajadzētu sajaukt ar noteiktu bāzes daudzumu, lai panāktu pilnīgu neitralizāciju.
Vājas skābes, vājas bāzes un gāzes veidošanās
Ko darīt, ja skābe vai bāze (vai abas) nav "stipras"? Ir daudz vāju skābju un bāzu, kas nozīmē, ka, sajaucoties ūdenī, tās ļoti maz disociējas. Vienkārši sakot, neitralizācija joprojām notiek (veidojot ūdeni un sāli), bet, ja mēs pārsniedzam tik vienkāršo paziņojumu, mēs atklājam, ka pilnīgie jonu un neto jonu vienādojumi ļoti atšķiras no stiprās skābes / stiprās bāzes reakcija.
Ir vēl viena komplikācija: Ko darīt, ja skābi sajauc ar kaut ko līdzīgu NaHCO3? Apsveriet labi zināmo reakciju, kas notiek, ja sajaucat soda (NaHCO3) ar skābu etiķi. Veidojas gāze. Notiek neitralizācija, bet produkti vairs nav tikai ūdens un sāls.
Apskatiet, piemēram, sālsskābi un soda:
HCl + NaHCO3 -> NaCl + H2O + CO2
Produkti ir ne tikai sāls (NaCl) un ūdens (H2O), bet arī gāze (CO2).
Secinājums
Nav vienkārša risinājuma problēmai, kādus produktus iegūst, sajaucot skābi ar bāzi. Sajaukšanas un skābes ar bāzi gala rezultāts ir atkarīgs no tā, kuru skābi un bāzi lieto, un no tā, cik daudz skābes un bāzes jūs izmantojat. Skābes un bāzes stiprums vai vājums ietekmē arī reakcijas produktus. Parasti šīs reakcijas izraisa sāls, kā arī ūdens un dažreiz gāzes veidošanos.
