מה קורה כשמשלבים חומצה ובסיס?

תוֹכֶן

• TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)
• חומצות תורמות H +; בסיסים תורמים OH-
• חומצות ובסיסים של ארהניוס משולבים למלחי טופס
• Brønsted-Lowry הכללית את תגובת החומצה / הבסיס
• לואיס הכללת אפילו יותר

לכימאים יש שלוש תיאוריות נפרדות לגבי מה שמרכיב חומצה ובסיס, אך אין חולק על כך שהם מנטרלים זה את זה. כאשר הם משתלבים בתמיסת מים הם מייצרים מלח. חומצות ובסיסים יכולים לשלב בדרכים אחרות, עם זאת, וכאשר הם עושים זאת, המוצר אינו תמיד מלח. לדוגמא, כשמוסיפים אבץ לאמוניה, התגובה גורמת ליון מורכב. עד להכנסת תורת לואיס לחומצות ובסיסים, זה אפילו לא היה נחשב כתגובת חומצה / בסיס.

TL; DR (יותר מדי זמן; לא קרא)

בתמיסות מימיות, חומצות ובסיסים מתחברים לנטרול זה לזה ומייצרים מלח. תגובות על בסיס חומצה שאינן מופיעות במים בדרך כלל מייצרות גם מלחות, אך הן עשויות גם לייצר יוני מורכב.

חומצות תורמות H +; בסיסים תורמים OH-

על פי תיאוריה המתקדמת על ידי סוונטה ארהניוס. פיזיקאי וכימאי זוכה פרס נובל, חומצה בתמיסה תורמת H⁺ יון במים. היונים אינם צפים בחופשיות, אך במקום זאת נקשרים עצמם למולקולות מים ליצירת יוני הידרוניום (H₃הו⁺). ה- pH של תמיסה, המתייחס ל"כוח המימן ", הוא מדד למספר היונים הללו שנמצאים. pH הוא לוגריתם שלילי של ריכוז, ולכן ככל שה- pH נמוך יותר, הריכוז של יוני אלה גבוה יותר, והתמיסה חומצית יותר. בסיסים, לעומת זאת, תורמים הידרוקסיד (OH^-) יונים. כאשר לפיתרון יש נטייה גבוהה של יוני הידרוקסיד, ה- pH שלו הוא מעל 7 (הנקודה הנייטרלית), והתמיסה היא בסיסית. חומצות ובסיסים שמתנהגים בצורה זו מכונים חומצות ארהניוס ובסיסים. מימן כלוריד (HCl) הוא דוגמא לחומצה של ארהניוס, ונתרן הידרוקסיד (NaOH) הוא בסיס של ארהניוס.

חומצות ובסיסים של ארהניוס משולבים למלחי טופס

כשאתה משלב חומצה ארהניוס ובסיס באותו פתרון, יוני ההידרוניום הטעונים חיובי משתלבים עם יוני ההידרוקסיד כדי לייצר מים, והשאריות שאריות מתחברות לייצור מלח. אם כל היונים הזמינים משתלבים באופן זה, הפיתרון הופך להיות ניטרלי pH, כלומר החומצה והבסיס מנטרלים זה את זה. הדוגמה הידועה ביותר היא המסת מימן כלורי ונתרן הידרוקסיד בתמיסה לייצור נתרן חופשי (Na⁺) וכלוריד (Cl^-) יונים. הם מתחברים ליצירת NaCl, או מלח שולחן נפוץ. תהליך זה נקרא הידרוליזה.

Brønsted-Lowry הכללית את תגובת החומצה / הבסיס

זוג כימאים, יוהנס ניקולאוס ברונסטד ותומס מרטין לאורי, הציגו באופן עצמאי תפיסה כללית יותר של חומצות ובסיסים בשנת 1923. בתיאוריה שלהם, חומצה היא תרכובת התורמת פרוטון (H⁺) בעוד שבסיס הוא תרכובת המקבלת אחד. תפיסה זו מרחיבה את ההגדרה ארהניוס כדי להסביר את התגובות על בסיס חומצה שאינן מתרחשות בתמיסה מימית. לדוגמה, על פי ההגדרה ברונסטד-לורי, התגובה בין אמוניה למימן כלוריד לייצור המלח אמוניום כלוריד היא תגובה חומצת-בסיס שאינה כוללת חילופי יוני הידרוניום או הידרוקסיד. זה לא ייחשב כתגובת בסיס חומצה בהגדרת ארהניוס. תגובות על בסיס חומצה של ברונסטד-לורי אינן מייצרות תמיד מים, אך עדיין מייצרות מלחים.

לואיס הכללת אפילו יותר

גם בשנת 1923, G.N. לואיס מ- UC Berkeley שינה את ההגדרה של חומצות ובסיסים כדי להסביר תגובות שלא ניתן היה להסביר באמצעות התפיסה של Brønsted-Lowry. בתיאוריה של לואיס, הבסיסים הם תורמי זוג אלקטרונים ואילו חומצות הם מקבלי זוג אלקטרונים. תפיסה זו מסייעת להסביר תגובות שמתרחשות, לא רק בין מוצקים ונוזלים אלא גם גזים, כתגובות על בסיס חומצה. בתיאוריה זו, ייתכן שתוצר התגובה אינו מלח. לדוגמא, התגובה בין יוני אבץ לאמוניה מייצרת טטראממינץ, יון מורכב.

זן²⁺+ 4NH₃→⁴⁺.