Kemična reakcija po definiciji iz začetnih kemikalij (imenovanih reaktanti) tvori nove kemikalije (imenovane produkti). Smiselno bi moralo biti, da je identiteta nastalih produktov odvisna od tega, s katerimi reaktanti začnemo. Dodajanje kisline bazi je primer kemijske reakcije, zato bi morali pričakovati nove izdelke. Čeprav je takšna reakcija vzorčna, so na koncu nastali produkti odvisni od tega, katera kislina in katera baza se uporabljajo.
Ni enostaven odgovor
Na prvi pogled ima to vprašanje preprost odgovor. Večina uvodnih knjig o kemiji uči, da se reakcija med kislino in bazo imenuje nevtralizacija, nastali produkti pa sta voda in sol. Če na primer zmešate klorovodikovo kislino (HCl) z natrijevim hidroksidom (NaOH), nastanejo proizvodi voda (H20) in natrijev klorid (NaCl), ki je dobro znan kot kuhinjska sol.
HCl + NaOH -> H2O + NaCl
Težava je v tem, da v resnici ni tako preprosto. Da bi v celoti odgovorili na to vprašanje, bomo morali biti veliko bolj natančni.
Izhodišče
Začnimo z mešanjem močne kisline z močno bazo. Če dodamo besedo "močan", pomeni, da se te kisline in baze popolnoma ločijo (ali razpadejo), ko jih damo v vodo. Uporaba močne kisline v poskusu pomeni, da je kislina že raztopljena v vodi (in to najverjetneje velja tudi za bazo). Če nato v osnovo dodate kislino, bosta izdelki voda (poleg vode, ki je že tam) in sol (kar ni nujno "kuhinjska sol").
Na primer zmešajte močno kislino HNO3 (dušikova kislina) z močno bazo KOH (kalijev hidroksid).
HNO3 + KOH -> H2O + KNO3
V tem primeru je KNO3 sol, zato se voda in sol tvorita po pričakovanjih. Ta reakcija poteka v vodi, zato sol najverjetneje ni povezana, temveč se v vodi loči kot ioni.
Popolna ionska enačba
Kemiki pravzaprav pišejo tako imenovano popolno ionsko enačbo, da bi pokazali, katere kemikalije so ločene:
H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)
Ta dolga enačba kaže, da se močna kislina in močna baza ločita v vodi ("aq" pomeni vodno) in nastane voda, pri čemer kalijevi (K +) in nitratni (NO3-) ioni ostanejo v vode.
Neto ionska enačba
To vodi do drugega zanimivega vprašanja: Kako nastaja sol? V tem primeru ni. Ioni, ki bi tvorili sol, so tam, vendar v sedanji obliki niso tvorili soli. Kemiki torej napišejo tako imenovano neto ionsko enačbo, da pokažejo, kaj se je v resnici zgodilo:
H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l)
To nam pove, da je edina resnična reakcija ta primer nastanek vode. Ioni K + in NO3- niso naredili ničesar, zato so izpuščeni iz neto ionske enačbe.
Zapletanje nevtralizacije s stehiometrijo
Kaj pa, če bi želeli na koncu dobiti samo izdelke - sol in vodo - in bi se prepričali, da ni več vse kisline in baze? To postane stehiometrični problem. Brez dodajanja dovolj baze bo od reakcije ostala kislina. Kislina ni izdelek, je pa pomešana s proizvodi. Prav tako bi dodajanje premalo kisline povzročilo preostanek baze, ki bi se spet pomešala z izdelki. Matematično lahko izračunate, koliko kisline morate zmešati z določeno količino baze, da dosežete popolno nevtralizacijo.
Šibke kisline, šibke baze in tvorba plinov
Kaj pa, če kislina ali baza (ali oboje) ni "močna"? Šibkih kislin in baz je veliko, kar pomeni, da ob mešanju v vodi zelo malo ločijo. Preprosto rečeno, nevtralizacija še vedno poteka (tvorjenje vode in soli), če pa gremo dlje od tega preprostega Izjava ugotavljamo, da se celotne ionske in neto ionske enačbe zelo razlikujejo od močne kisline / močne baze reakcija.
Obstaja še en zaplet: Kaj pa, če kislino zmešamo z nečim podobnim NaHCO3? Upoštevajte dobro znano reakcijo, ki se zgodi, ko zmešate sodo bikarbono (NaHCO3) s kislim kisom. Nastane plin. Nevtralizacija sicer poteka, vendar izdelki niso več samo voda in sol.
Poglejte na primer klorovodikovo kislino in sodo bikarbono:
HCl + NaHCO3 -> NaCl + H2O + CO2
Izdelki niso samo sol (NaCl) in voda (H2O), temveč tudi plin (CO2).
Zaključek
Enostavne rešitve problema, katere izdelke dobimo pri mešanju kisline z bazo, ni. Končni rezultat mešanja in kisline z bazo je odvisen od tega, katera kislina in baza se uporabljata in od tega, koliko kisline in baze uporabite. Moč ali šibkost kisline in baze vpliva tudi na produkte reakcije. Na splošno te reakcije vodijo do tvorbe soli in vode in včasih plina.