กรด Arrhenius คืออะไร?

นักวิทยาศาสตร์ Svante Arrhenius เสนอว่ากรดแยกตัวในน้ำเพื่อสร้างไอออน ตามที่เขาพูดกรดเป็นวัสดุที่มีไฮโดรเจนไอออน ละลายในน้ำไฮโดรเจนไอออน H⁺ให้คุณสมบัติของกรดแก่สารละลาย Arrhenius ยังได้พัฒนาคำจำกัดความที่สอดคล้องกันสำหรับฐาน เมื่อละลายในน้ำ เบสจะผลิตไฮดรอกไซด์ไอออน OH^-ซึ่งทำให้สารละลายมีลักษณะเฉพาะของฐาน

คำจำกัดความของ Arrhenius ครอบคลุมกรดและเบสที่พบบ่อยที่สุดจำนวนมาก และปฏิกิริยาเคมีของกรดเหล่านี้ แต่มีวัสดุอื่นที่มีคุณสมบัติเป็นกรดแต่ไม่เข้ากับอาร์เรเนียส คำนิยาม คำจำกัดความที่กว้างขึ้นของกรดอาจรวมถึงวัสดุเหล่านี้บางส่วน

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

กรดอาร์เรเนียสเป็นวัสดุที่เมื่อละลายในน้ำ จะแยกตัวออกเป็นไอออน รวมทั้งไฮโดรเจนไอออน ตามคำกล่าวของ Arrhenius กรดสามารถกำหนดเป็นวัสดุที่เพิ่มความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในน้ำได้ คำจำกัดความที่สอดคล้องกันสำหรับเบสคือวัสดุที่เพิ่มความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน คำจำกัดความของ Arrhenius นั้นจำกัดเฉพาะวัสดุที่ละลายในน้ำ ในขณะที่คำจำกัดความที่กว้างขึ้นสามารถรวมวัสดุจำนวนมากขึ้นในกรดและเบส

ในอดีต กรดถูกอธิบายว่ามีรสเปรี้ยวและมีฤทธิ์กัดกร่อน แต่ยังไม่ค่อยมีใครทราบเกี่ยวกับพื้นฐานของคุณลักษณะเหล่านี้ ในปี 1884 Svante Arrhenius เสนอว่าสารประกอบเช่น NaCl หรือเกลือแกงก่อให้เกิดอนุภาคที่มีประจุที่เรียกว่าไอออนเมื่อละลายในน้ำ ในปี พ.ศ. 2430 อาร์เรเนียสได้พัฒนาทฤษฎีที่ทำให้เขาแนะนำว่ากรดที่แตกตัวเป็นไอออนในน้ำเพื่อผลิตไฮโดรเจนไอออน ไฮโดรเจนไอออนทำให้กรดมีลักษณะเฉพาะ

ลักษณะสำคัญของกรดคือทำปฏิกิริยากับโลหะเพื่อสร้างเกลือและก๊าซไฮโดรเจน การใช้คำจำกัดความของกรด Arrhenius เป็นที่ชัดเจนว่ากรดละลายในน้ำให้เป็นไอออนของไฮโดรเจนและไอออนลบอื่นๆ จากกรด โลหะรวมกับไอออนลบ ปล่อยให้ไฮโดรเจนไอออนและอิเล็กตรอนพิเศษกลายเป็นก๊าซไฮโดรเจน

กรดยังทำปฏิกิริยากับเบสเพื่อสร้างเกลือและน้ำ ตามคำจำกัดความของ Arrhenius เบสจะผลิตไฮดรอกไซด์ไอออนในสารละลาย เป็นผลให้ในปฏิกิริยากรด-เบส ไฮโดรเจนไอออนจากกรดรวมกับไฮดรอกไซด์ไอออนจากฐานเพื่อสร้างโมเลกุลของน้ำ ไอออนลบจากกรดจะรวมกับไอออนบวกจากเบสเพื่อสร้างเกลือ

เมื่อกรดอาร์เรเนียสทั่วไป เช่น กรดไฮโดรคลอริกทำปฏิกิริยากับโลหะหรือเบส คำจำกัดความของอาร์เรเนียสทำให้ง่ายต่อการปฏิบัติตามปฏิกิริยา ตัวอย่างเช่น กรดไฮโดรคลอริก HCl ทำปฏิกิริยากับสังกะสี Zn เพื่อสร้างสังกะสีคลอไรด์และก๊าซไฮโดรเจน ไอออนลบ Cl รวมกับอะตอมของสังกะสีเพื่อสร้างZnCl₂ โมเลกุลและสร้างอิเล็กตรอนพิเศษ อิเล็กตรอนรวมกับไอออนของไฮโดรเจนจากกรดจะกลายเป็นก๊าซไฮโดรเจน สูตรทางเคมีคือ Zn + 2HCl = ZnCl₂ + โฮ₂.

เมื่อกรดไฮโดรคลอริกรวมกับเบสเช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์ NaOH เบสจะแยกตัวออกเป็นโซเดียมและไฮดรอกไซด์ไอออน ไฮโดรเจนไอออนจากกรดไฮโดรคลอริกรวมกับไฮดรอกไซด์ไอออนจากโซเดียมไฮดรอกไซด์เพื่อสร้างน้ำ โซเดียมไอออนรวมกับคลอรีนไอออนเพื่อสร้าง NaCl หรือเกลือแกง สูตรทางเคมีคือ HCl + NaOH = NaCl + H₂โอ.

คำจำกัดความของกรดของ Arrhenius นั้นแคบในแง่ที่ว่าใช้ได้เฉพาะกับสารที่ละลายในน้ำและเฉพาะกับกรดที่มีไฮโดรเจนไอออนเท่านั้น คำจำกัดความที่กว้างขึ้นกำหนดกรดเป็นสารที่เพิ่มความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนเมื่อละลายในน้ำ

แม้แต่คำจำกัดความที่กว้างขึ้น เช่น คำจำกัดความของ Lewis หรือ Bronsted-Lowry อธิบายกรดเป็นตัวรับอิเล็กตรอนหรือเป็นผู้ให้โปรตอน ซึ่งรวมถึงสารที่แสดงคุณลักษณะของกรดแต่ไม่ตรงกับคำจำกัดความดั้งเดิม สำหรับปฏิกิริยาเคมีทั่วไป คำจำกัดความของ Arrhenius เป็นพื้นฐานที่ดีในการอธิบายวิธีการทำงานของปฏิกิริยา