Bez wątpienia słyszałeś o kwasy i prawdopodobnie mogę wymienić tylko kilka z etykiet żywności: Kwas cytrynowy. Kwas octowy. Jednocześnie wiesz, że przynajmniej niektóre kwasy mogą być szkodliwe, jeśli będziesz się nimi posługiwać, więc różne kwasy mają wyraźnie różne właściwości, w tym różne moce.
Bazy są również na całym świecie, chociaż z jakiegoś powodu wydają się być mniej rozgłoszeni. Podobnie jak kwasy, zasady mogą być szkodliwe dla materiałów biologicznych i innych. Napotkałeś mocną bazę w postaci domowego wybielacza do prania (NaClO lub podchloryn sodu).
Kwasy i zasady uzupełniają się niemal pod każdym względem, a jedną można nawet użyć do „neutralizacji” drugiej, jak w przypadku przyjmowania doustnego środek zobojętniający kwas tabletki do zwalczania kwasu żołądkowego. Część tego znajduje się w nomenklaturze; kiedy kwasy rzeczywiście zachowują się jak kwasy, stają się zasadami, i to samo dotyczy zachowania zasad. Zrozumienie sprzężone kwasy i zasady jest niezbędna do opanowania reakcji chemicznych.
Historia chemii kwasowo-zasadowej
Już w połowie XVI wieku Robert Boyle, który wydawał się być zaangażowany w prawie każdy eksperyment chemiczny w tamtych czasach, zorientował się, że niektóre roztwory miały takie właściwości jak zdolność uszkadzania zanurzonych substancji lub zmiany ich zabarwienie, i że tym efektom można zapobiec lub je zniwelować przez dodanie związków alkalicznych, o których dziś wiadomo, że są zasadowe.
W 1923 r. Johannes Brønsted i Tomasz Lowry formalnie zdefiniowane kwasy i zasady pod względem przenoszenia jonów wodorowych (H+).
Kwasy Brønsteda-Lowry'ego
Sprzężona zasada kwasu to związek pozostały po oddaniu jonu wodorowego przez kwas, a sprzężony kwas zasady jest związkiem pozostałym po zaakceptowaniu jonu wodorowego przez baza.
ZA Kwas Brønsteda-Lowry'ego jest zatem po prostu cząsteczką, która może przekazać jon wodoru (który jest atomem naładowanym dodatnim) innej cząsteczce; pozostałość tego kwasu nazywa się its sprzężona baza. Na przykład, kiedy kwas chlorowodorowy przekazuje proton, jon chlorkowy pozostawiona jest sprzężona baza:
HCl → H++ Cl−
Czasami kwas będzie naładowany dodatnio przed oddaniem swojego jonu wodorowego, a nie obojętny, jak w przypadku HCl. Można to zaobserwować za pomocą jon amonowy oddanie protonu, aby stał się sprzężoną bazą amoniak:
NH4+ → H++ NH3
H2PO4−: kwas czy zasada?
Do tej pory widziałeś przykłady związków o wzorach, które sprawiają, że jest oczywiste, czy cząsteczka działa jako kwas, czy jako zasada (lub jako żadna). Jeśli widzisz jon bez atomów wodoru, taki jak Cl−, wiesz, że nie może to być kwas, ponieważ nie ma protonów, ale że może to być zasada, ponieważ jest anionem z ładunkiem -1 i „chętnym” do przyjęcia protonu.
Ale co ze związkami z wieloma atomami wodoru dostępnymi do wymiany? W odpowiednim środowisku związek, który działa jako zasada w obecności wystarczająco silnego kwasu, może również działać jak kwas w obecności wystarczająco mocnej zasady. (Pomyśl o zasadach jak o „wyciągaczach jonów wodorowych”. Taki związek nazywa się amfoteryczny lub amfiprotyczny.
Klasycznym przykładem jest fosforan diwodorowy jon H2PO4−. W obecności mocnego kwasu HBr cząsteczka ta łatwo przyjmuje jon wodorowy z kwasu, aby stać się Kwas fosforowy (H3PO4). Jednak w obecności zasadowego wodorotlenku (OH−) jony, zamiast tego diwodorofosforan przekazuje proton, aby stać się fosforan jednowodorowy (HPO42−).
-
Sprzężona podstawa H2PO4−
jest zatem HPO42−, i sprzężony kwas
H2PO4− jest H3PO4.
