Chemická reakcia podľa definície vytvára nové chemikálie (nazývané produkty) z počiatočných chemikálií (nazývaných reaktanty). Malo by to dávať zmysel, že identita vytvorených produktov závisí od toho, s akými reaktantmi začneme. Pridanie kyseliny do zásady je príkladom chemickej reakcie, takže by sme mali očakávať nové produkty. Aj keď tento typ reakcie má určitý priebeh, nakoniec vzniknuté produkty závisia od toho, aké kyseliny a aké zásady sa používajú.
Nie ľahká odpoveď
Na prvý pohľad má táto otázka jednoduchú odpoveď. Väčšina úvodných kníh o chémii učí, že reakcia medzi kyselinou a zásadou sa nazýva neutralizácia a vznikajúcimi produktmi sú voda a soľ. Napríklad, ak zmiešate kyselinu chlorovodíkovú (HCl) s hydroxidom sodným (NaOH), vytvorenými produktmi sú voda (H20) a chlorid sodný (NaCl), ktorý je známy ako kuchynská soľ.
HCl + NaOH -> H20 + NaCl
Problém je v tom, že to nie je také jednoduché. Aby sme na túto otázku úplne odpovedali, budeme musieť byť oveľa konkrétnejší.
Východiskový bod
Začnime zmiešaním silnej kyseliny so silnou zásadou. Pridanie slova „silné“ znamená, že tieto kyseliny a zásady sa po vložení do vody úplne disociujú (alebo sa rozpadajú). Použitie silnej kyseliny v experimente znamená, že kyselina je už rozpustená vo vode (a to s najväčšou pravdepodobnosťou platí aj pre bázu). Ak potom pridáte kyselinu do bázy, budú to výrobky voda (okrem vody, ktorá tam už je) a soľ (ktorá nemusí byť nevyhnutne „kuchynská soľ“).
Napríklad zmiešajte silnú kyselinu HNO3 (kyselina dusičná) so silnou zásadou KOH (hydroxid draselný).
HNO3 + KOH -> H20 + KNO3
V tomto príklade je KNO3 soľ, takže sa podľa očakávania vytvorí voda a soľ. Táto reakcia prebieha vo vode, takže soľ s najväčšou pravdepodobnosťou nie je spojená dohromady, ale naopak je vo vode oddelená ako ióny.
Kompletná iónska rovnica
V skutočnosti chemici píšu takzvanú úplnú iónovú rovnicu, aby ukázali, ktoré chemikálie sú disociované:
H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)
Táto dlhá rovnica ukazuje, že silná kyselina a silná zásada sú vo vode disociované („aq“). znamená voda) a vzniká voda, pričom draselné (K +) a dusičnanové (NO3-) ióny zostávajú stále v voda.
Čistá iónová rovnica
To vedie k ďalšej zaujímavej otázke: Ako sa tvorí soľ? V takom prípade to tak nie je. Ióny, ktoré by tvorili soľ, tam sú, ale v súčasnej podobe soľ nevytvorili. Chemici teda píšu takzvanú čistú iónovú rovnicu, aby ukázali, čo sa skutočne stalo:
H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l)
To nám hovorí, že jedinou skutočnou reakciou je tento príklad: tvorba vody. Ióny K + a NO3- nič neurobili, takže sú vynechané z čistej iónovej rovnice.
Komplikácia neutralizácie pomocou stechiometrie
Čo keby ste chceli skončiť iba s výrobkami - soľou a vodou - a chceli by ste si byť istí, že všetky kyseliny a zásady boli preč? To sa stáva stechiometrickým problémom. Bez pridania dostatočného množstva bázy zostane z reakcie kyselina. Kyselina nie je produkt, ale je zmiešaná s produktmi. Rovnako pridanie príliš malého množstva kyseliny by malo za následok zvyšné množstvo zásady, ktorá by sa opäť zmiešala s výrobkami. Matematicky môžete vypočítať, koľko kyselín by ste mali zmiešať s určitým množstvom bázy, aby ste dosiahli úplnú neutralizáciu.
Slabé kyseliny, slabé zásady a tvorba plynu
Čo ak kyselina alebo zásada (alebo obidve) nie sú „silné“? Existuje veľa slabých kyselín a zásad, čo znamená, že sa po zmiešaní s vodou veľmi málo disociujú. Jednoducho povedané, neutralizácia stále prebieha (tvorba vody a soli), ale ak pôjdeme ďalej, ako je jednoduché konštatujeme, že úplné iónové a čisté iónové rovnice sa veľmi líšia od silnej kyseliny / silnej bázy reakcia.
Je tu ešte jedna komplikácia: Čo ak sa kyselina zmieša s niečím ako NaHCO3? Zvážte dobre známu reakciu, ktorá sa deje pri zmiešaní sódy bikarbóny (NaHCO3) s kyslým octom. Vytvára sa plyn. Prebieha neutralizácia, ale výrobkami už nie sú iba voda a soľ.
Pozrite sa na kyselinu chlorovodíkovú a sódu bikarbónu, napríklad:
HCl + NaHC03 -> NaCl + H20 + CO2
Produktmi sú nielen soľ (NaCl) a voda (H2O), ale aj plyn (CO2).
Záver
Nie je jednoduché riešenie problému, aké produkty sa dajú získať pri zmiešaní kyseliny s bázou. Konečný výsledok zmiešania a kyseliny s bázou závisí od toho, ktorá kyselina a báza sa použijú a od toho, koľko kyseliny a zásady použijete. Sila alebo slabosť kyseliny a zásady tiež ovplyvňuje produkty reakcie. Všeobecne tieto reakcie vedú k tvorbe soli a vody a niekedy aj plynu.