הגדרה של חומצות ובסיסים

קנדלה רוסיו ברביסאן | נובמבר 2021
מהנדס כימי

כדי להבין טוב יותר את הרעיון, אנו מתקדמים עם תגובה שבה H + (פרוטון) מועברים:

HCl_(ז)+ H₂אוֹ_(ל) → Cl^-_(ac) + H₃אוֹ⁺_(ac)

בתגובה זו רואים כיצד מימן כלורי (HCl) מאבד H⁺, השגת Cl- והפרוטון האמור מקובל על ידי ה מים יצירת יון הידרוניום H₃אוֹ⁺. כעת קל לזהות את החומצה והבסיס, כפי שהשם מרמז, חומצה הידרוכלורית תהיה החומצה ואילו מים ישמשו כבסיס.

דוגמאות

תגובות חומצה-בסיס חשובות מאוד הן בכימיה היומיומית והן בתעשייה. ואולי, למרות שלא ידענו לעומק כיצד התפתחו התגובות הללו, הייתה תחושה מוקדמת של החומצות והבסיסים עימם אנו בדרך כלל במגע. דוגמאות מכילות:

- פירות הדר, האופייניים לטעמם ה"חמוץ", הם החומצות הפופולריות ביותר.

- חומץ, הוא מורכב מחומצה אצטית.

- נתרן הידרוקסיד, בסיס חזק המשמש בתהליכים תעשייתיים רבים, הידוע כ"סודה קאוסטית"

- תחמוצת סידן, הוא הסיד שניתן לקנות בחנויות לחומרי בניין.

וכך נוכל להמשיך עוד זמן רב, שכן יש אלפי חומצות ובסיסים שבשילובם מעוררים תגובות חומצה-בסיס.

מקרה טיפוסי נוסף הוא זה של חומץ, שהוזכר לעיל, שנוצר דרך התפרקות של חומצה אצטית במים, בואו נראה את התגובה במשחק:

HC₂ ח₃ אוֹ_2(ac) + H₂אוֹ_(ל) ↔ ג₂ח₃אוֹ₂^-_(ac)+ H₃אוֹ⁺_(ac)

אתה יכול לזהות מסוימות אֲנָלוֹגִיָה עם התגובה של מימן כלורי, במקרה זה חומצה אצטית מאבדת H⁺, הנקלט במים, ויוצר שני מינים יוניים, שני אלקטרוליטים. כל אטום מימן בחומצה שניתן לתרום לבסיס ידוע בשם מימן חומצי. אם נסתכל אחורה על התגובה האחרונה נראה שרק אחד מארבעת המימנים שיש לו משתתף בתרומה, הוא המימן החומצי היחיד שיש לתרכובת. ובכן, יש תרכובות שיש להן יותר ממימן חומצי אחד, אולם כל אחת מהן תועבר בקלות רבה יותר או פחות.

כאשר לתרכובת יש מימן חומצי בודד, אומרים שהיא מונופרוטית, וזה המקרה של חומצות שנראו לעיל, גם חומצה הידרוכלורית וגם חומצה אצטית הן חומצות מונופרוטי. אבל בואו נסתכל על כמה חומצות דיפרוטיות כדוגמה, אחת המוכרות ביותר היא חומצה גופרתית H₂SW₄, שמסוגל לתרום את שני המימנים החומציים שלו, אחד מהם בקלות רבה יותר מהשני. במקרה זה, אם אתה תורם רק מימן חומצי הוא יוצר HSO₄^-, הנקרא מימן גופרתי, בעוד שאם תורם שני מימנים חומציים הוא יוצר SO₄^-2, סולפט, יון בעל מטען שלילי יותר מהקודם.

לגבי הבסיסים, הפשוטים ביותר הם אלו שמגיעים מתרכובות יוניות, כמו הידרוקסידים. רבים מהם מסיסים במים, וכאשר הם מומסים, מסוגלים להתנתק, למשל, דיברנו בעבר על סודה קאוסטית או נתרן הידרוקסיד:

NaOH_(ים) → ח₂על⁺_(ac)+ הו^-_(ac)

אנו יכולים לזהות בקלות שזהו בסיס, שכן כאשר הוא מתנתק במים אנו רואים יוני הידרוקסיל (OH^-) מאפיין. וכמו נתרן הידרוקסיד אנחנו יכולים למנות עוד כמה כמו KOH או Al (OH)₃. דוגמה נוספת היא זו של אמוניה, שבסיסה יכול להגיב עם מים ליצירת יוֹן הידרוניום באופן הבא:

NH_3(ac)+ H₂אוֹ_(ל) ↔ NH₄⁺_(ac) + הו^-_(ac)

יש לציין שבמקרה של NaOH, יש פשוט ניתוק במים בעוד שבמקרה של NH₃, יוני הידרוקסיל נוצרים כי יש א תגובה כימית, שבו המים פועלים כחומצה כנגד הבסיס, תורמים פרוטונים.

לזיהוי חומצות ובסיסים ישנן בדיקות שונות, חלקן ניתן לעשות בבית ואחרות במעבדה. בצורה פשוטה נוכל לקחת נייר לקמוס, ובמגע עם חומצה הוא הופך לצבעים אדמדמים, בעוד שבמגע עם בסיס הוא הופך לכחול. למרות זאת, אינדיקטורים חומצה-בסיס יש מחירים שונים, איכויות וזמינות שלהם תִפקוּד מבוסס על שינוי הצבע בעת חשיפה ל-a חומר חומצי או בסיסי ואחד המוכרים ביותר בזכותו זמינות והמחיר הוא פנולפטלין.