science >> Wetenschap >  >> Chemie

Welke producten krijgt men wanneer men een zuur mengt met een base?

Een chemische reactie vormt per definitie nieuwe chemicaliën (de producten genoemd) uit de oorspronkelijke chemicaliën (de reactanten genoemd). Het moet logisch zijn dat de identiteit van de gevormde producten afhangt van met welke reactanten we beginnen. Het toevoegen van een zuur aan een base is een voorbeeld van een chemische reactie, dus we verwachten nieuwe producten te zien. Hoewel er een patroon is voor dit type reactie, hangen de gevormde producten uiteindelijk af van welk zuur en welke base worden gebruikt.
Geen eenvoudig antwoord

Op het eerste gezicht heeft deze vraag een eenvoudig antwoord. De meeste inleidende chemieboeken zullen leren dat de reactie tussen een zuur en een base neutralisatie wordt genoemd en dat de gevormde producten water en een zout zijn. Als u bijvoorbeeld zoutzuur (HCl) met natriumhydroxide (NaOH) mengt, zijn de gevormde producten water (H20) en natriumchloride (NaCl), dat bekend staat als tafelzout.

HCl + NaOH -> H2O + NaCl

Het probleem is dat het niet zo eenvoudig is. Om deze vraag volledig te beantwoorden, moeten we een stuk specifieker zijn.
Een startpunt

Laten we beginnen met het mengen van een sterk zuur met een sterke base. Het toevoegen van het woord "sterk" betekent dat deze zuren en basen volledig dissociëren (of uiteenvallen) wanneer ze in water worden geplaatst. Het gebruik van een sterk zuur in een experiment betekent dat het zuur al is opgelost in water (en dit geldt waarschijnlijk ook voor de base). Als u vervolgens het zuur aan de base toevoegt, zijn de producten water (naast het water dat er al is) en een zout (dat niet noodzakelijkerwijs "tafelzout" is).

Meng bijvoorbeeld de sterke zuur HNO3 (salpeterzuur) met de sterke base KOH (kaliumhydroxide).

HNO3 + KOH -> H2O + KNO3

In dit voorbeeld is KNO3 het zout, dus water en een zout wordt gevormd zoals verwacht. Deze reactie vindt plaats in water, dus het zout is waarschijnlijk niet aan elkaar gebonden, maar wordt in plaats daarvan gescheiden als ionen in het water.
De volledige ionische vergelijking

Eigenlijk schrijven chemici wat een volledig ionisch wordt genoemd vergelijking om aan te geven welke chemicaliën zijn gedissocieerd:

H + (aq) + NO3- (aq) + K + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l) + K + (aq) + NO3- (aq)

Deze lange vergelijking laat zien dat het sterke zuur en de sterke base gedissocieerd zijn in het water ("aq" staat voor waterig) en water wordt gevormd, waardoor kalium (K +) en nitraat (NO3-) achterblijven ionen nog steeds in het water.
De netto ionenvergelijking

Dit leidt tot een andere interessante vraag: hoe wordt zout gevormd? "In this case, it isn’t.", 3, [[De ionen die het zout zouden vormen, zijn er, maar in de huidige vorm hebben ze het zout niet gevormd. Dus, scheikundigen schrijven wat de netto ionische vergelijking wordt genoemd om te laten zien wat er echt is gebeurd:

H + (aq) + OH- (aq) -> H2O (l)

Dit vertelt ons dat de enige echte reactie is dit voorbeeld is de vorming van water. De ionen K + en NO3- hebben niets gedaan, dus ze worden buiten de netto ionische vergelijking gelaten.
Neutralisatie compliceren met stoïchiometrie

Wat als u alleen met de producten wilde eindigen - zout en water - en wilden er zeker van zijn dat al het zuur en de base verdwenen waren? Dit wordt een stoïchiometrisch probleem. Zonder voldoende base toe te voegen, blijft er zuur over van de reactie. Het zuur is geen product, maar het is gemengd met de producten. Evenzo zou het toevoegen van te weinig zuur resulteren in een overgebleven hoeveelheid base, die opnieuw zou worden gemengd met de producten. Wiskundig kun je berekenen hoeveel zuur je moet mengen met een bepaalde hoeveelheid base om volledige neutralisatie te bereiken.
Zwakke zuren, zwakke basen en gasvorming

Wat als het zuur of de base (of beide) is niet "sterk"? Er zijn veel zwakke zuren en basen, wat betekent dat ze heel weinig dissociëren wanneer ze in water worden gemengd. Eenvoudig gezegd vindt neutralisatie nog steeds plaats (vorming van water en een zout), maar als we verder gaan dan die eenvoudige bewering, zien we dat de volledige ionische en netto ionische vergelijkingen heel anders zijn dan een sterke zuur /sterke basereactie.

Er is nog een complicatie: wat als een zuur wordt gemengd met zoiets als NaHC03? Overweeg de bekende reactie die plaatsvindt wanneer u zuiveringszout (NaHC03) met zure azijn mengt. Er wordt een gas gevormd. Neutralisatie vindt plaats, maar de producten zijn niet langer alleen water en een zout.

Kijk naar zoutzuur en bakpoeder, bijvoorbeeld:

HCl + NaHC03 -> NaCl + H2O + CO2

De producten zijn niet alleen een zout (NaCl) en water (H2O), maar ook een gas (CO2). Conclusie

Er is geen eenvoudige oplossing voor het probleem van wat producten die men krijgt bij het mengen van een zuur met een base. Het eindresultaat van mengen en zuur met een base hangt af van welk zuur en base worden gebruikt en van hoeveel zuur en base u gebruikt. De sterkte of zwakte van het zuur en base beïnvloedt ook de reactieproducten. Over het algemeen leiden deze reacties tot de vorming van een zout plus water en soms een gas.