Ce sunt acizii și bazele?

Există mai multe metode de definire a acizilor și bazelor. În timp ce aceste definiții nu se contrazic între ele, ele variază în ce mod includ. Cele mai frecvente definiții ale acizilor și bazelor sunt acizii și bazele Arrhenius, acizii și bazele Brønsted-Lowry și acizii și bazele Lewis. De asemenea, Antoine Lavoisier, Humphry Davy și Justus Liebig au făcut observații cu privire la acizi și baze, dar nu au oficializat definițiile.

Svante Arrhenius Acizi și baze

Teoria Arrhenius a acizilor și bazelor datează din 1884, bazându-se pe observația sa că sărurile, cum ar fi clorura de sodiu, se disociază în ceea ce el numea ionii când este introdus în apă.

• acizii produc H⁺ ioni în soluții apoase
• bazele produc OH^- ioni în soluții apoase
• apă necesară, deci permite numai soluții apoase
• sunt permise numai acizii protici; necesare pentru a produce ioni de hidrogen
• sunt permise doar baze hidroxidice

Johannes Nicolaus Brønsted - Acizii și bazele Thomas Thomas Lowry

Teoria Brønsted sau Brønsted-Lowry descrie reacțiile baz-acid ca un acid care eliberează un proton și o bază care acceptă un proton. În timp ce definiția acidului este aproximativ aceeași cu cea propusă de Arrhenius (un ion de hidrogen este un proton), definiția a ceea ce constituie o bază este mult mai largă.

• acizii sunt donatori de protoni
• bazele sunt acceptoare de protoni
• soluțiile apoase sunt admise
• baze pe lângă hidroxizi sunt admise
• sunt permise numai acizii protici

Acizii și bazele Gilbert Newton Lewis

Teoria Lewis a acizilor și bazelor este cel mai puțin restrictiv model. Nu se ocupă deloc de protoni, dar se ocupă exclusiv cu perechi de electroni.

• acizii sunt acceptoare cu perechi de electroni
• bazele sunt donatori de perechi de electroni
• cea mai puțin restrictivă a definițiilor acid-bazei

Proprietățile acizilor și bazelor

Robert Boyle a descris calitățile acizilor și bazelor în 1661. Aceste caracteristici pot fi utilizate pentru a distinge cu ușurință între cele două seturi de substanțe chimice fără a efectua teste complicate:

acizi

• gust acru (nu le gusta!) - cuvântul „acid” provine din latină acere, ceea ce înseamnă „acru”
• acizii sunt corozivi
• acizii schimbă litmul (un colorant vegetal albastru) de la albastru la roșu
• soluțiile lor apoase (de apă) conduc curentul electric (sunt electroliți)
• reacționează cu baze formând săruri și apă
• evoluează gazul de hidrogen (H₂) la reacția cu un metal activ (cum ar fi metale alcaline, metale alcaline de pământ, zinc, aluminiu)

Acizi comuni

• acid citric (din anumite fructe și legume, în special citrice)
• acid ascorbic (vitamina C, ca din anumite fructe)
• otet (5% acid acetic)
• acid carbonic (pentru carbonarea băuturilor răcoritoare)
• acid lactic (în lapte de unt)

baze

• gust amar (nu le gusta!)
• simți-te alunecos sau săpun (nu-i atinge în mod arbitrar!)
• bazele nu schimbă culoarea litmului; pot transforma litmus roșu (acidifiat) înapoi în albastru
• soluțiile lor apoase (de apă) conduc un curent electric (sunt electroliți)
• reacționează cu acizii pentru a forma săruri și apă

Bazele comune

• detergenti
• săpun
• lejer (NaOH)
• amoniac casnic (apos)

Acizi și baze puternice și slabe

Puterea acizilor și bazelor depinde de capacitatea lor de a se disocia sau de a se sparge în ionii lor în apă. Un acid puternic sau o bază puternică se disociază complet (de exemplu, HCl sau NaOH), în timp ce un acid slab sau o bază slabă se disociază doar parțial (de exemplu, acid acetic).

Constanta de disociere a acidului și constanta de disociere de bază indică rezistența relativă a unui acid sau a unei baze. Constanta de disociere a acidului K_A este constanta de echilibru a unei disocieri acid-bază:

HA + H₂O ⇆ A^- + H₃O⁺

unde HA este acidul și A^- este baza conjugată.

K_A = [A^-] [H₃O⁺] / [HA] [H₂O]

Acest lucru este utilizat pentru a calcula pK_A, constanta logaritmică:

pk_A = - jurnal₁₀ K_A

Cu cât pK-ul este mai mare_A valoare, cu atât este mai mică disocierea acidului și mai slab acidul. Acizii tari au un pK_A de mai puțin de -2.