Λύσεις οξέος-βάσης: Ορισμός, Θεωρία οξέος-βάσης, Ιδιότητες και τύποι

Λύσεις οξέος-βάσης: ορισμός, θεωρία οξέος-βάσης, ιδιότητες και τύποι - Τα όξινα και αλκαλικά διαλύματα είναι δύο ομάδες χημικών ενώσεων που βρίσκονται και χρησιμοποιούνται ευρέως στην καθημερινή ζωή. Επομένως, αυτό είναι ένα σημαντικό θέμα στην εκμάθηση της χημείας, ειδικά για όσους δεν την καταλαβαίνουν. Δείτε την περαιτέρω συζήτηση παρακάτω.

Λύσεις οξέος-βάσης: Ορισμός, Θεωρία οξέος-βάσης, Ιδιότητες και τύποι

---

Τα διαλύματα οξέος και βάσης είναι διαλύματα με βαθμό οξύτητας ή αλκαλικότητας μιας ουσίας ανάλογα με ο αριθμός των ιόντων Η+ (οξύ) και ΟΗ- (βάσης) που υπάρχουν στην ουσία και επίσης ο βαθμός ιοντισμού της ουσίας. Το επίπεδο οξύτητας και αλκαλικότητας εκφράζεται με pH. Αυτή η κατανόηση των διαλυμάτων Οξέος και Βάσεων είναι πολύ απαραίτητη καθώς το θεμέλιο της γνώσης για την κατανόηση του επόμενου υλικού χημείας, δηλαδή τον υπολογισμό του επιπέδου οξύτητας ή αλκαλικότητας κάποιου ουσία.

Θεωρία Οξέος Βάσεων

Τα οξέα και οι βάσεις (αλκάλια) είναι γνωστά εδώ και πολύ καιρό και τα έχουμε συναντήσει συχνά στην καθημερινή ζωή. Για παράδειγμα, τρυγικό οξύ στα σταφύλια, κιτρικό οξύ στα πορτοκάλια, οξικό οξύ στο ξύδι, θειικό οξύ στο νερό μπαταρίας και διάφορες άλλες ουσίες. Εν τω μεταξύ, βρίσκουμε αλκαλικές ουσίες στο ασβεστόνερο, το σαπούνι, το φάρμακο για το έλκος και διάφορες άλλες ουσίες. Υπάρχουν διάφορες θεωρίες όξινης βάσης που μπορούν να διακριθούν, συμπεριλαμβανομένων των εξής:

Θεωρία οξέος-βάσης του Stevante Arrhenius

Ο Stevante Arrhenius πρότεινε μια θεωρία οξέος-βάσης που:

ένα οξύ είναι μια ουσία που όταν διαλυθεί στο νερό θα παράγει ιόντα Η+ όπου αυτά τα ιόντα Η+ θα είναι τα μόνα θετικά ιόντα στο διάλυμα. Εν τω μεταξύ, μια βάση είναι μια ουσία η οποία, όταν διαλυθεί στο νερό, θα ιονιστεί για να παράγει ιόντα ΟΗ- και αυτά τα ιόντα ΟΗ- θα είναι τα μόνα αρνητικά ιόντα στο διάλυμα.

Bronstead Lowry's Acid-Base Theory

J.N Bronstead και T.N. Ο Lowry πρότεινε μια άλλη θεωρία για τα οξέα και τις βάσεις. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, τα οξέα είναι δότες πρωτονίων και οι βάσεις είναι δέκτες πρωτονίων. Από αυτόν τον ορισμό, ένα οξύ θα σχηματίσει ένα συζυγές μετά την απελευθέρωση ενός πρωτονίου και μια βάση θα σχηματίσει επίσης ένα συζυγές μετά την αποδοχή ενός πρωτονίου. Έτσι, σε αυτή τη θεωρία συζυγούς οξέος-βάσης, ο όρος "ζεύγος οξέος-βάσης" ή "συζευγμένο οξέος-βάσης" είναι γνωστός.

Αφού γνωρίσουμε τη Θεωρία οξέος-βάσης του Bronstead Lowry, μπορούμε να προσδιορίσουμε ότι μια ουσία που περιέχει υδρογόνο περιλαμβάνεται στην ομάδα των όξινων ή βασικών ουσιών. Τι γίνεται με τις ενώσεις/ουσίες που είναι απρωτικές (δεν περιέχουν Η), πώς προσδιορίζετε τις όξινες ή βασικές τους ιδιότητες;

Θεωρία οξέων βάσεων Lewis

Ένας χημικός G.N Lewis πρότεινε επίσης τη θεωρία των οξέων και των βάσεων. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, μια βάση είναι μια ουσία που έχει ένα ή περισσότερα ζεύγη ηλεκτρονίων που μπορούν να δωριστούν σε μια άλλη ουσία σχηματίζοντας έτσι έναν ομοιοπολικό δεσμό συντεταγμένων, ενώ ένα οξύ είναι μια ουσία που μπορεί να δεχθεί μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων ο.

Μια ουσία που είναι βάση σύμφωνα με τη θεωρία οξέος-βάσης του Lewis είναι επίσης βάση σύμφωνα με τη θεωρία του Bronstead Lowry.

Ιδιότητες και είδη διαλυμάτων οξέων και βάσεων

Ιδιότητες Διαλυμάτων Οξέος

Στον κόσμο της χημείας, ένα οξύ είναι μια χημική ένωση η οποία όταν διαλυθεί στο νερό θα παράγει ένα διάλυμα με pH χαμηλότερο από 7. Τα οξέα μπορούν επίσης να ερμηνευθούν ως ουσίες που μπορούν να δώσουν πρωτόνια (ιόντα Η+) σε άλλες ουσίες (που ονομάζονται βάσεις) ή μπορούν να δεχτούν μεμονωμένα ζεύγη ηλεκτρονίων από μια βάση.

Παραδείγματα οξέων στην καθημερινή ζωή περιλαμβάνουν ξύδι που περιέχει οξικό οξύ, πορτοκάλια που περιέχουν κιτρικό οξύ και κρασί περιέχει τρυγικό οξύ, τα μήλα περιέχουν μηλικό οξύ, η βιταμίνη C περιέχει ασκορβικό οξύ και οι οφθαλμικές σταγόνες περιέχουν οξύ βορικό αλάτι.

Οι ιδιότητες των όξινων διαλυμάτων, συμπεριλαμβανομένων των εξής:

• Έχει ξινή γεύση
• Μπορεί να γίνει μπλε κόκκινο λακκούβα
• Μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρισμό (ισχυρό οξύ)
• Όταν διαλύεται στο νερό, απελευθερώνει ιόντα υδρογόνου (H+)
• Διαβρωτικό στο μέταλλο
• Μπορεί να εξουδετερώσει τα αλκαλικά

Τύπος διαλύματος οξέος

Υπάρχουν δύο τύποι όξινων διαλυμάτων, δηλαδή τα ισχυρά οξέα και τα αδύναμα οξέα. Η παρουσία σκουριάς στο σίδηρο είναι ένα από τα χαρακτηριστικά που υποδηλώνουν ότι το οξύ είναι διαβρωτικό στο μέταλλο.

Εάν ένα οξύ διαλυθεί με τέτοιο τρόπο ώστε να απελευθερωθούν σχεδόν όλα τα ιόντα Η+, ονομάζεται ισχυρό οξύ. Εάν απελευθερωθεί μόνο ένα μικρό μέρος ιόντων Η+, το οξύ ονομάζεται ασθενές οξύ. Τα ισχυρά οξέα μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό, ενώ τα αδύναμα οξέα μετά βίας μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρισμό.

Παραδείγματα ουσιών που ταξινομούνται ως Ισχυρά Οξέα περιλαμβάνουν: στομαχικό οξύ (υδροχλωρικό οξύ = HCl), θειικό οξύ (H2SO4), θειικό οξύ (H2SO3), βρωμιούχο οξύ (HBr), νιτρικό οξύ (HNO3) και νιτρικό οξύ (HNO2).

Παραδείγματα ουσιών που περιλαμβάνουν ασθενή οξέα περιλαμβάνουν: ανθρακικό οξύ (H2CO3), οξικό οξύ (CH3COOH), σουλφιδικό οξύ (H2S), κυανιούχο οξύ (HCN) και φωσφορικό οξύ (H3PO4).

Ιδιότητες αλκαλικών διαλυμάτων

Οι βάσεις είναι χημικές ενώσεις που απορροφούν ιόντα υδρονίου όταν διαλύονται στο νερό. Οι βάσεις έχουν pH μεγαλύτερο από 7. Όταν διαλυθεί στο νερό αποσυντίθεται σε ιόντα υδροξυλίου (ΟΗ–) και θετικά ιόντα μετάλλων (αλλά όχι πάντα). Επομένως, μια βάση μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρικό ρεύμα.

Παραδείγματα βάσεων που συναντώνται συχνά στην καθημερινή ζωή περιλαμβάνουν φάρμακα κατά του έλκους που περιέχουν υδροξείδιο του μαγνησίου (Mg (OH) 2) και υδροξείδιο του αργιλίου (Al (OH) 3). πλύσιμο σώματος που περιέχει υδροξείδιο του νατρίου (NaOH). βρεφικό σαπούνι μπάνιου που περιέχει υδροξείδιο του καλίου (KOH). Τα αποσμητικά περιέχουν υδροξείδιο του αργιλίου (Al (OH)3) και τα καθαριστικά δαπέδου περιέχουν υδροξείδιο του αμμωνίου (NH4OH).

Οι ιδιότητες των βάσεων περιλαμβάνουν:

• Αισθάνεται ολισθηρότητα όταν έρχεται σε επαφή με το δέρμα (δεν πρέπει να δοκιμάζεται στο δέρμα, επικίνδυνο)
• Μπορεί να μετατρέψει την κόκκινη λακκούβα σε μπλε
• Μπορεί να μεταφέρει ηλεκτρισμό (ισχυρή βάση)
• Όταν διαλύεται στο νερό, απελευθερώνει ιόντα υδροξυλίου (OH–)
• Μπορεί να εξουδετερώσει τα οξέα

Τύποι αλκαλικών διαλυμάτων

Αν όταν η βάση διαλυθεί και απελευθερωθούν σχεδόν όλα τα ιόντα (ΟΗ–), τότε η βάση ονομάζεται ισχυρή βάση. Παραδείγματα ισχυρών βάσεων, όπως υδροξείδιο του νατρίου (NaOH), υδροξείδιο του ασβεστίου (KOH), υδροξείδιο του βαρίου (Ba (OH)2).

Ωστόσο, αν απελευθερωθεί μόνο ένα μικρό μέρος του ΟΗ- τότε η βάση ονομάζεται αδύναμη βάση. Παραδείγματα ασθενών βάσεων περιλαμβάνουν το υδροξείδιο του αμμωνίου (NH4(OH) και το υδροξείδιο του αργιλίου (Al (OH)3).

---

Ισχύς Οξέων και Βάσεων

Η ισχύς των οξέων και των βάσεων καθορίζεται από το βαθμό ιοντισμού (α), πόσα ιόντα Η+ και ΟΗ− απελευθερώνονται. Τα οξέα και οι βάσεις στο νερό θα αντιμετωπίσουν αντιδράσεις αποσύνθεσης σε ιόντα που είναι αντιδράσεις ισορροπίας. Επομένως, η ισχύς των οξέων και των βάσεων μπορεί να εκφραστεί από τις σταθερές ισορροπίας τους, δηλαδή τη σταθερά ιοντισμού οξέος (Ka) και τη σταθερά ιοντισμού βάσης (Kb).

Για παράδειγμα, στο νερό το HCl διασπάται σχεδόν πλήρως σε ιόντα H+ και ιόντα Cl−, ενώ το HF διασπάται μόνο εν μέρει σε ιόντα H+ και ιόντα F−. Επομένως, το HCl αναφέρεται ως ισχυρό οξύ και το HF αναφέρεται ως ασθενές οξύ. Ομοίως, στο νερό το NaOH διασπάται σχεδόν πλήρως σε ιόντα Na+ και ιόντα OH−, ενώ το NH3 διασπάται μόνο εν μέρει σε ιόντα NH4+ και ιόντα OH−. Το NaOH αναφέρεται ως ισχυρή βάση και το NH3 αναφέρεται ως αδύναμη βάση.

Σταθερά ιονισμού οξέος (Ka)

Γενικά, η αντίδραση ισορροπίας για διάλυμα οξέος ΗΑ σε νερό μπορεί να γραφτεί ως εξής.

HA(aq) ⇌ H+(aq) + A−(aq)

Η σταθερά ιοντισμού οξέος Ka μπορεί να διαμορφωθεί ως εξής.

K_a = \frac{[H^+][A^-]}{[HA]}
ισχυρά οξέα (παράδειγμα: HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, H2SO4)
Στο νερό, σχεδόν όλα τα ισχυρά οξέα αποσυντίθενται στα ιόντα τους, οπότε ο βαθμός ιοντισμού α ≈ 1. Έτσι, η τιμή Ka ενός ισχυρού οξέος είναι πολύ μεγάλη. Για πολύ μεγάλες τιμές Ka, μπορεί να υποτεθεί ότι το οξύ διασπάται πλήρως στα ιόντα του και η συγκέντρωση ιόντων Η+ μπορεί να υπολογιστεί από τη συγκέντρωση οξέος ([ΗΑ]ισορροπία ≈ [ΗΑ]αρχική = Ma) και το σθένος το ξινό. Το σθένος ενός οξέος είναι ο αριθμός των ιόντων Η+ που παράγονται ανά μόριο οξέος.

[H^+] = valency_a \times M_a
ασθενή οξέα (παράδειγμα: HF, HCN, HNO2, CH3COOH, H2CO3)
Στο νερό, μόνο μερικά αδύναμα οξέα αποσυντίθενται στα ιόντα τους, οπότε ο βαθμός ιοντισμού είναι 0 < α < 1. Εάν η αρχική συγκέντρωση του διαλύματος ασθενούς οξέος ΗΑ εκφράζεται ως Ma, τότε:

HA(aq) ⇌ H+(aq) + A−(aq)

Στην αρχή: μαμά
Αντίδραση: −αMa + αMa + αMa
Ισορροπία: (1 − α)Ma αMa αMa

K_a = \frac{(\alpha M_a)(\alpha M_a)}{((1 – \alpha) M_a)}
K_a = \frac{\alpha^2}{1 – \alpha} M_a
Εάν η τιμή του α είναι πολύ μικρή (α ≪ 1), τότε μπορούμε να υποθέσουμε ότι η τιμή είναι (1 − α) ≈ 1, οπότε η εξίσωση Ka για ένα ασθενές οξύ μπορεί να γραφτεί ως εξής:

K_a = \alpha^2 M_a
\alpha = \sqrt{\frac{K_a}{M_a}}
Έτσι, για να υπολογίσετε τη συγκέντρωση των ιόντων Η+, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την τιμή του Ka ή την τιμή του α.

[H^+] = \sqrt{K_a \times M_a} ή [H^+] = \alpha \times M_a

Σταθερά ιοντισμού βάσης (Kb)

Γενικά, η αντίδραση ισορροπίας του διαλύματος βάσης LOH στο νερό μπορεί να γραφτεί ως εξής.

LOH(aq) ⇌ L+(aq) + OH−(aq)

Η σταθερά ιοντισμού βάσης Kb μπορεί να διαμορφωθεί ως εξής.

K_b = \frac{[L^+][OH^-]}{[LOH]}
ισχυρές βάσεις (παράδειγμα: NaOH, KOH, Ca (OH)2, Sr (OH)2, Ba (OH)2)
Στο νερό, σχεδόν όλες οι ισχυρές βάσεις διασπώνται στα ιόντα τους, οπότε ο βαθμός ιοντισμού α ≈ 1. Έτσι, η τιμή Kb μιας ισχυρής βάσης είναι πολύ μεγάλη. Για πολύ μεγάλες τιμές Kb, μπορεί να υποτεθεί ότι η βάση διασπάται πλήρως στα ιόντα της και Η συγκέντρωση ιόντων OH− μπορεί να υπολογιστεί από τη βασική συγκέντρωση ([LOH]ισορροπία ≈ [LOH]αρχική = Mb) και το σθένος η βάση. Το σθένος βάσης είναι ο αριθμός των ιόντων ΟΗ− που παράγονται ανά μονάδα τύπου βάσης.

[OH^-] = σθένος_b \ φορές M_b
ασθενής βάση (παράδειγμα: NH3, CH3NH2, C6H5NH2)
Στο νερό, μόνο μερικές αδύναμες βάσεις διασπώνται στα ιόντα τους, επομένως ο βαθμός ιοντισμού είναι 0 < α < 1. Εάν η αρχική συγκέντρωση ενός διαλύματος LOH ασθενούς βάσης εκφράζεται σε Mb, τότε:

LOH(aq) ⇌ L+(aq) + OH−(aq)

Αρχικά: Mb
Αντίδραση: −αMb + αMb + αMb
Υπόλοιπο: (1 − α)Mb αMb αMb

K_a = \frac{(\alpha M_b)(\alpha M_b)}{((1 – \alpha) M_b)}
K_a = \frac{\alpha^2}{1 – \alpha} M_b
Εάν η τιμή του α είναι πολύ μικρή (α ≪ 1), τότε μπορούμε να υποθέσουμε ότι η τιμή είναι (1 − α) ≈ 1, οπότε η εξίσωση Kb για μια ασθενή βάση μπορεί να γραφτεί ως εξής:

K_b = \alpha^2 M_b
\alpha = \sqrt{\frac{K_b}{M_b}}
Έτσι, για να υπολογίσετε τη συγκέντρωση των ιόντων ΟΗ−, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την τιμή Kb ή την τιμή α.

[OH^-] = \sqrt{K_b \times M_b} ή [OH^-] = \alpha \times M_b

---

pH (Βαθμοί οξύτητας)

Ο βαθμός ή ο βαθμός οξύτητας του διαλύματος εξαρτάται από τη συγκέντρωση των ιόντων Η+ στο διάλυμα. Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση των ιόντων Η+, τόσο πιο όξινο είναι το διάλυμα. Το 1909, ο Søren P. ΜΕΓΑΛΟ. Ο Sørensen πρότεινε μια έννοια του pH που εκφράζει τον βαθμό οξύτητας ενός διαλύματος ως συνάρτηση της συγκέντρωσης των ιόντων Η+ στο διάλυμα. Η συνάρτηση pH εκφράζεται ως ο αρνητικός λογάριθμος της συγκέντρωσης των ιόντων Η+ σε ένα διάλυμα.

pH = –log[H^+]
Η έννοια του pH καθιστά εύκολη την έκφραση της συγκέντρωσης των ιόντων Η+ και οι αλλαγές τους μερικές φορές είναι πολύ μικρές. Για παράδειγμα, η συγκέντρωση ιόντων Η+ σε διάλυμα οξικού οξέος 0,1 Μ είναι περίπου 0,001 Μ και η συγκέντρωση ιόντων Η+ σε απεσταγμένο νερό είναι περίπου 1 × 10−7 Μ. Εάν εκφράζεται σε pH, τότε το pH του διαλύματος ξιδιού 0,1 M είναι 3 και το pH του απεσταγμένου νερού είναι 7.

Από τα δύο παραδείγματα, μπορεί να φανεί από τη συγκέντρωση των ιόντων Η+ ότι ένα διάλυμα ξιδιού 0,1 M ([H+] = 0,001 M = 1 × 10−3 M) είναι πιο όξινο από το απεσταγμένο νερό ([H+] = 1 × 10 −7 M). Ωστόσο, το pH του διαλύματος οξικού οξέος 0,1 M (pH = 3) είναι χαμηλότερο από το απεσταγμένο νερό (pH = 7). Έτσι, όσο πιο όξινο είναι το διάλυμα, τόσο χαμηλότερη είναι η τιμή του pH. Αντίθετα, όσο πιο αλκαλικό είναι το διάλυμα, τόσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του pH.

Δείκτης Οξέος Βάσεων

Όπως περιέγραψε η εισαγωγή στην αρχή της συζήτησης, στην αρχαιότητα πριν από την εισαγωγή της θεωρίας οξέος-βάσης, οι άνθρωποι ξεχώριζαν τα οξέα και τις βάσεις δοκιμάζοντάς τα.

Αλλά επί του παρόντος, είναι γνωστοί διάφοροι δείκτες για τη διάκριση οξέων και βάσεων. Εκτός από ασφαλής και πρακτική μέθοδος, οι δείκτες μπορούν επίσης να παρέχουν πιο σχετικά αποτελέσματα.

Χαρτί λυχνίας

Ένας δείκτης που χρησιμοποιείται συχνά είναι το χαρτί λακκούβας. Υπάρχουν δύο τύποι χαρτιού λακκούβας, δηλαδή το μπλε χαρτί λακκούβας και το κόκκινο χαρτί λακκούβας.

Το κόκκινο χαρτί λακκούβας θα γίνει μπλε όταν εκτεθεί σε μια βάση, αλλά εάν εκτεθεί σε οξύ ή ουδέτερη ουσία δεν θα αλλάξει χρώμα.

Το μπλε χαρτί λακκούβας θα γίνει κόκκινο όταν εκτεθεί σε οξέα, αλλά εάν εκτεθεί σε βάσεις ή ουδέτερες ουσίες δεν θα αλλάξει χρώμα.

Universal Indicator

Το χαρτί λακκούβας μπορεί να συγκρίνει μόνο μια ουσία που περιλαμβάνει οξύ ή βάση και στη συνέχεια αναπτύσσεται ξανά χαρτί δείκτη.

Το χαρτί γενικής ένδειξης μπορεί να δείξει το επίπεδο οξύτητας και αλκαλικότητας μιας ουσίας.

Συγκρίνοντας τα χρώματα που λαμβάνονται για κάθε ουσία που ελέγχεται με τυποποιημένο χαρτί σε γενικούς δείκτες, μπορούμε να προσδιορίσουμε το επίπεδο οξύτητας μιας ουσίας.

Δείκτης λύσης

Παραδείγματα δεικτών για αυτό το διάλυμα είναι το κόκκινο του μεθυλίου, το πορτοκαλί μεθυλίου, το μπλε βρωμοθυμόλης και πολλά άλλα διαλύματα. Αυτός ο δείκτης λειτουργεί ακριβώς όπως το χαρτί λακκούβας, αυτό το διάλυμα θα αλλάξει χρώμα εάν εκτεθεί σε οξέα ή βάσεις.

Έτσι η κριτική από Σχετικά με τη γνώση.co.id σχετικά με Διάλυμα Οξέος Βάσης, Ελπίζω να είναι χρήσιμο.