Zuren en basen zijn verbindingen die één belangrijk ding gemeen hebben: als je ze onderdompelt in een oplossing, komen er vrije ionen vrij. In een waterige oplossing, die het meest voorkomt, is de traditionele manier om ze te onderscheiden, dat een zuur positieve waterstof (H .) afgeeft+) ionen terwijl een base negatief hydroxide afgeeft (OH-) degenen. Chemici meten de sterkte van een zuur of base aan de pH, een term die verwijst naar de 'kracht van waterstof'. Het middelpunt van de pH-schaal is neutraal. Verbindingen met een pH lager dan de middelpuntwaarde zijn zuur, terwijl die met een hogere waarde basisch of alkalisch zijn.
TL; DR (te lang; niet gelezen)
Zuren smaken zuur terwijl basen bitter smaken. Een zuur reageert met metalen om bellen van waterstofgas te produceren, terwijl een base slijmerig aanvoelt. Zuren worden blauw lakmoespapier rood, terwijl basen rood lakmoespapier blauw worden.
Evoluerende definities
De theorie van een zure of basische verbinding als een verbinding die respectievelijk waterstof- of hydroxide-ionen afgeeft, werd in 1884 geïntroduceerd door de Zweedse chemicus Svante Arrhenius. De Arrhenius-theorie legt in het algemeen uit hoe zuren en basen zich in oplossing gedragen en waarom ze samen zouten vormen, maar het verklaart niet waarom bepaalde verbindingen die geen hydroxide-ionen bevatten, zoals ammoniak, basen kunnen vormen in oplossing.
De Brønsted-Lowry-theorie, in 1923 geïntroduceerd door de scheikundigen Johannes Nicolaus Brønsted en Thomas Martin Lowry, corrigeert dit door zuren te definiëren als protondonoren en basen als protonacceptoren. Dit is de definitie waarop chemici het vaakst vertrouwen bij het analyseren van waterige oplossingen.
Een derde theorie, geïntroduceerd door Berkeley-chemicus G.N. Lewis, ook in 1923, beschouwt zuren als elektronenpaaracceptoren en basen als elektronenpaardonoren. De Lewis-theorie heeft het voordeel dat het verbindingen bevat die helemaal geen waterstof bevatten, dus het verlengt de lijst van zuur-base-reacties.
De pH-schaal
De pH-schaal verwijst naar de concentratie van waterstofionen in een oplossing op waterbasis. Het is de negatieve logaritme van de waterstofionenconcentratie: pH = -log [H+]. De schaal loopt van 0 tot 14 en een waarde van 7 is neutraal. Naarmate de concentratie van waterstofionen toeneemt, wordt de pH kleiner, dus waarden tussen 0 en 7 duiden op zuren, terwijl waarden tussen 7 en 14 basisch zijn. Zeer hoge en zeer lage pH-waarden duiden op gevaarlijk corrosieve oplossingen.
De smaak van zuren en basen
Als je de smaak van een zure oplossing zou vergelijken met een basische oplossing – wat niet aan te raden is als de pH is erg hoog of erg laag – je zou merken dat een zure oplossing zuur smaakt, terwijl een basische oplossing smaakt bitter. De zure smaak in citrusvruchten komt door het citroenzuur dat ze bevatten, azijn is zuur omdat het azijnzuur bevat en zure melk bevat veel melkzuur. Alkaliserend mineraalwater daarentegen heeft een milde maar merkbaar bittere smaak.
Basen voelen slijmerig aan, zuren maken gas
Wanneer een alkalische oplossing zoals ammoniak en water wordt gecombineerd met vetzuren, maakt het zeep. Dat is wat er op kleine schaal gebeurt als je een basisoplossing tussen je vingers laat lopen. De oplossing voelt glad of slijmerig aan omdat de alkalische oplossing zich vermengt met de vetzuren op je vingers.
Een zure oplossing voelt niet slijmerig aan, maar maakt wel bubbels als je er metaal in dompelt. De waterstofionen reageren met het metaal om waterstofgas te produceren, dat naar de top van de oplossing borrelt en verdwijnt.
De lakmoesproef
De eeuwenoude test voor zuren en basen, lakmoespapier is filtreerpapier dat is behandeld met kleurstoffen gemaakt van korstmossen. Een zuur kleurt blauw lakmoespapier rood, terwijl een base rood lakmoespapier blauw kleurt. De lakmoesproef werkt het beste als de pH lager is dan 4,5 of hoger dan 8,3.