alexkich/iStock/GettyImages

De wetenschapper Svante Arrhenius stelde als eerste voor dat zuren in water dissociëren om ionen te vormen. Volgens hem waren zuren materialen waarin een waterstofion zat. Opgelost in water geeft het waterstofion, H+, de oplossing de kenmerken van een zuur. Arrhenius ontwikkelde ook een overeenkomstige definitie voor een basis. Wanneer ze in water worden opgelost, produceren basen hydroxide-ionen, OH-, die de oplossing de kenmerken van een base geven.

De Arrhenius-definities omvatten veel van de meest voorkomende zuren en basen en hun chemische reacties, maar er zijn andere materialen die de kenmerken van zuren hebben, maar niet passen in de Arrhenius-definitie. Bredere definities van zuren kunnen enkele van deze materialen omvatten.

TL;DR (te lang; niet gelezen)

Een Arrhenius-zuur is een materiaal dat, wanneer opgelost in water, dissocieert in ionen, inclusief waterstofionen. Volgens Arrhenius kan een zuur worden gedefinieerd als een materiaal dat de concentratie waterstofionen in water verhoogt. De overeenkomstige definitie voor basen is een materiaal dat de concentratie van hydroxide-ionen verhoogt. De Arrhenius-definities zijn beperkt tot materialen die in water oplossen, terwijl bredere definities meer materialen onder de zuren en basen kunnen omvatten.

De kenmerken van een Arrheniuszuur

De kenmerken van een Arrheniuszuur

Historisch gezien werden zuren beschreven als zuur en bijtend, maar er was weinig bekend over de basis voor deze kenmerken. In 1884 stelde Svante Arrhenius voor dat verbindingen zoals NaCl of tafelzout geladen deeltjes vormden, ionen genoemd, wanneer ze in water oplosten. In 1887 had Arrhenius een theorie ontwikkeld die hem ertoe bracht te suggereren dat zuren in water ioniseerden om waterstofionen te produceren. De waterstofionen gaven zuren hun eigenschappen.

Een belangrijk kenmerk van zuren is dat ze reageren met metalen en zo een zout en waterstofgas vormen. Met behulp van de Arrhenius-definitie van een zuur is het duidelijk dat het zuur in water oplost in waterstofionen en de andere negatieve ionen uit het zuur. Het metaal combineert met de negatieve ionen, waardoor de waterstofionen en extra elektronen achterblijven om waterstofgas te vormen.

Zuren reageren ook met basen om een zout en water te vormen. Volgens de definitie van Arrhenius produceren basen hydroxide-ionen in oplossing. Als gevolg hiervan combineren bij een zuur-base-reactie de waterstofionen uit het zuur met de hydroxide-ionen uit de base om watermoleculen te vormen. De negatieve ionen uit het zuur vormen samen met de positieve ionen uit de base een zout.

Voorbeelden van Arrhenius-zuurreacties

Voorbeelden van Arrhenius-zuurreacties

Wanneer een typisch Arrhenius-zuur, zoals zoutzuur, reageert met een metaal of een base, maken de Arrhenius-definities het gemakkelijk om de reacties te volgen. Zoutzuur, HCl, reageert bijvoorbeeld met zink, Zn, om zinkchloride en waterstofgas te vormen. De negatieve Cl-ionen combineren met de zinkatomen om de ZnCl2-moleculen te vormen en extra elektronen te genereren. De elektronen combineren met de waterstofionen uit het zuur en vormen waterstofgas. De chemische formule is Zn + 2HCl =ZnCl2 + H2.

Wanneer zoutzuur wordt gecombineerd met een base zoals natriumhydroxide, NaOH, dissocieert de base in natrium- en hydroxide-ionen. De waterstofionen uit het zoutzuur combineren met de hydroxide-ionen uit het natriumhydroxide om water te vormen. De natriumionen combineren met de chloorionen om NaCl of tafelzout te vormen. De chemische formule is HCl + NaOH =NaCl + H2O.

Bredere definities van zuren

Bredere definities van zuren

De Arrhenius-definitie van zuren is smal in die zin dat deze alleen van toepassing is op stoffen die in water oplossen en alleen op stoffen die waterstofionen hebben. Een bredere definitie definieert zuren als stoffen die de concentratie van waterstofionen verhogen wanneer ze in water worden opgelost.

Zelfs bredere definities zoals de definities van Lewis of Bronsted-Lowry beschrijven zuren als elektronenacceptoren of als protondonoren. Daartoe behoren stoffen die de eigenschappen van zuren vertonen, maar niet aan de traditionele definitie voldoen. Voor gewone chemische reacties vormen de Arrhenius-definities daarentegen een goede basis om uit te leggen hoe de reacties werken.