science >> Wetenschap >  >> Chemie

Wat gebeurt er als een zuur en een base worden gecombineerd?

Chemici hebben drie afzonderlijke theorieën voor wat een zuur en een base vormt, maar er is geen onenigheid over het feit dat ze elkaar neutraliseren. Wanneer ze in een wateroplossing worden gecombineerd, produceren ze een zout. Zuren en basen kunnen echter op andere manieren worden gecombineerd, en wanneer dat het geval is, is het product niet altijd een zout. Als u bijvoorbeeld zink aan ammoniak toevoegt, resulteert de reactie in een complex ion. Tot de introductie van de Lewis-theorie van zuren en basen, zou dit niet eens als een zuur /base-reactie zijn beschouwd.

TL; DR (te lang; niet gelezen)

In waterige oplossingen combineren zuren en basen elkaar om een ​​zout te produceren. Zuur-base reacties die niet in water voorkomen, produceren meestal ook zouten, maar ze kunnen ook complexe ionen produceren.

Zuren Doneren H +; Bases doneren OH-

Volgens een theorie aangevoerd door Svante Arrhenius. een Nobelprijs-winnende fysicus en chemicus, een zuur in oplossing doneert een H + ion in water. De ionen drijven niet vrij rond, maar hechten zich in plaats daarvan aan watermoleculen om hydroniumionen te vormen (H 3O +). De pH van een oplossing, die verwijst naar het "vermogen van waterstof", is een maat voor het aantal aanwezige ionen. pH is een negatieve logaritme van de concentratie, dus hoe lager de pH, hoe hoger de concentratie van deze ionen en hoe zuriger de oplossing. Bases, aan de andere kant, doneren hydroxide (OH -) ionen. Als een oplossing overwegend hydroxide-ionen bevat, is de pH hoger dan 7 (het neutrale punt) en is de oplossing alkalisch. Zuren en basen die zich op deze manier gedragen, worden de zuren en basen van Arrhenius genoemd. Waterstofchloride (HCl) is een voorbeeld van een Arrhenius-zuur en natriumhydroxide (NaOH) is een Arrhenius-basis.

Arrhenius Zuren en basen combineren zich met zouten

Wanneer u een Arrhenius-zuur combineert en base in dezelfde oplossing, de positief geladen hydronium ionen combineren met de hydroxide-ionen om water te produceren, en de overgebleven ionen combineren om een ​​zout te produceren. Als alle beschikbare ionen op deze manier combineren, wordt de oplossing pH-neutraal, wat betekent dat het zuur en de base elkaar neutraliseren. Het bekendste voorbeeld is het oplossen van waterstofchloride en natriumhydroxide in oplossing om vrije natrium- (Na +) en chloride (Cl -) ionen te produceren. Ze combineren om NaCl te vormen, of gewoon keukenzout. Dit proces wordt hydrolyse genoemd.

Brønsted-Lowry generaliseert de zuur /base reactie van

Een paar chemici, Johannes Nicolaus Brønsted en Thomas Martin Lowry, hebben onafhankelijk een meer algemene opvatting van zuren en basen geïntroduceerd. in 1923. In hun theorie is een zuur een verbinding die een proton (H + sup) + doneert, terwijl een base een verbinding is die deze accepteert. Deze conceptie breidt de Arrhenius-definitie uit om rekening te houden met zuur-basereacties die niet voorkomen in een waterige oplossing. Bijvoorbeeld, volgens de Brønsted-Lowry-definitie, is de reactie tussen ammoniak en waterstofchloride om het zoutammoniumchloride te produceren een zuur-base reactie die geen uitwisseling van hydronium- of hydroxide-ionen omvat. Het zou niet worden beschouwd als een reactie op zuurbasis volgens de Arrhenius-definitie. Bronsted-Lowry zuur-base reacties produceren niet altijd water, maar produceren nog steeds zouten.

Lewis generaliseert nog meer

Ook in 1923, G.N. Lewis van UC Berkeley wijzigde de definitie van zuren en basen om reacties te verklaren die niet konden worden verklaard met behulp van de Brønsted-Lowry-conceptie. In de theorie van Lewis zijn basen elektronenpaardonoren, terwijl zuren elektronenpaaracceptoren zijn. Deze opvatting helpt bij het verklaren van reacties die optreden, niet alleen tussen vaste stoffen en vloeistoffen, maar ook gassen, als zuur-base-reacties. In deze theorie is het product van de reactie mogelijk geen zout. De reactie tussen zinkionen en ammoniak produceert bijvoorbeeld tetraamminezink, een complex ion.

Zn 2 ++ 4NH 3 → [Zn (NH 3) 4] 4+.