Door Riti Gupta, bijgewerkt op 24 maart 2022

Dagelijkse ontmoetingen – van het uitknijpen van limoensap op een taco tot het opruimen van een verstopte afvoer – laten ons kennismaken met zuren en basen zonder dat we het beseffen. Limoensap is zuur, terwijl een typische afvoerreiniger een sterke base bevat die verstoppingen oplost.

Maar wat onderscheidt deze twee klassen chemicaliën precies op moleculair niveau? Welke overeenkomsten delen ze, en waarin verschilt hun gedrag?

Chemische definitie van zuren en basen

De meest eenvoudige classificatie is de Arrhenius definitie, die alleen van toepassing is op waterige oplossingen. Een Arrheniuszuur verhoogt de concentratie van hydroniumionen (H₃O⁺), terwijl een Arrhenius-basis verhoogt de hydroxide-ionen (OH⁻). Klassieke voorbeelden zijn respectievelijk zoutzuur (HCl) en natriumhydroxide (NaOH).

TL;DR

Zuren doneren protonen in water; basen leveren hydroxide-ionen.

Omdat Arrhenius zich uitsluitend op water concentreert, kan het geen niet-waterige reacties beschrijven. De Brønsted–Lowry raamwerk breidt het concept uit door de nadruk te leggen op protonenoverdracht. Elke soort die een proton doneert, is een zuur; elke soort die een proton accepteert, is een base. Bijgevolg zijn alle Arrhenius-zuren en -basen ook Brønsted-Lowry-zuren en -basen.

De meest omvattende beschrijving is Lewis definitie, die zuren behandelt als elektronenpaaracceptoren en basen als elektronenpaardonoren. Volgens deze opvatting kan een zuur een covalente binding vormen met het elektronenpaar van een base, waardoor het scala aan reacties dat als zuur-base kan worden geclassificeerd, wordt vergroot.

TL;DR

Lewiszuren accepteren elektronenparen; Lewis-bases doneren ze.

De pH-schaal gebruiken

Om te bepalen of een stof zuur of basisch is, gebruiken scheikundigen de pH-schaal, die de concentratie waterstofionen kwantificeert. De pH wordt gedefinieerd als de negatieve logaritme van de hydroniumionconcentratie:

\\(\\mathrm{pH=-log[H^+]}\\)

Op dezelfde manier is de pOH de negatieve logaritme van de hydroxide-ionconcentratie:

\\(\\mathrm{pOH=-log[OH^-]}\\)

Omdat water neutraal is als [H⁺] =[OH⁻], is de relatie pH + pOH =14 blijft bij 25°C.

Een pH lager dan 7 duidt op zuurgraad, een pH van 7 duidt op neutraliteit en een pH hoger dan 7 duidt op een base. Voor nauwkeurige metingen wordt een pH-meter gebruikt; Voor een snelle beoordeling bieden de bovenstaande definities een betrouwbare leidraad.