LinkBack URL
About LinkBacks
اسید و باز
مفاهیم اسید و باز
کلمه «اسيد» (به انگليسي:acid) از واژه لاتين acidus به معناي «ترش مزه» آمده*است. تعاريف گوناگوني براي اسيد و باز وجود دارد، از جمله تعاريف آرنيوس، لوري-برونستد و لوييس تعريف قديمي اسيدها موادي ترش مزه اند خاصيت خورندگي دارند شناساگرها را تغيير رنگ مي*دهند و بازها را خنثي مي*کنند. بازها موادي با مزهٔ گس-تلخ اند حالتي لزج دارند شناساگرها را تغيير رنگ مي*دهند و اسيدها را خنثي مي*کنند.
لي بيگ: اسيدها موادي اند که در ساختار خود هيدروژن يا هيدروژن هايي دارند که در واکنش با فلزها توسط يون*هاي فلز جايگزين مي*شوند.
آرنيوس: اسيدها موادي هستند که ضمن حل شدن در آب يون +H آزاد مي*کنند. بازها موادي هستند که ضمن حل شدن در آب يون -OH آزاد مي*کنند.اين تعريف فقط به موادي محدود مي*شود که در آب قابل حل باشند.
حدود سال ۱۸۰۰، شيمي دانان فرانسوي از جمله آنتوان لاووازيه، تصور مي*کرد که تمام اسيدها داراي اکسيژن هستند. شيمي دانان انگليسي از جمله سر همفري ديوي، معتقد بود که تمام اسيدها داراي هيدروژن هستند.
شيمي دان سوئدي، سوانت آرنيوس، از اين عقيده براي گسترش تعريف اسيد استفاده نمود. لوري-برونستد: اسيد گونه*اي است که در واکنش شيميايي پروتون (يون+H)مي دهد و باز گونه*اي است که در واکنش شيميايي پروتون (يون+H)مي*پذيرد.
لوري و برونستد اين تعريف را بيان کردند، که از آن بر خلاف تعريف آرنيوس مي*توان در محيط غير آبي هم استفاده کرد. لوييس: اسيدها موادي هستند که در واکنش*هاي شيميايي پيوند داتيو مي پذيرند. بازها موادي هستند که در واکنش*هاي شيميايي پيوند داتيو مي*دهند.
تعريف لوييس را با نظريه اوربيتال مولکولي هم مي*توان بيان کرد. به طور کلي، اسيد مي*تواند يک جفت الکترون از بالاترين اوربيتال خالي در پايين اوربيتال خالي خود دريافت کند. اين نظر را گيلبرت ن. لوييس مطرح کرد.
با وجود اين که اين تعريف گسترده*ترين تعريف است، تعريف لوري-برونستد کاربرد بيشتري دارد. با استفاده از اين تعريف مي*توان ميزان قدرت يک اسيد را هم مشخص نمود. از اين مفهوم در شيمي آلي هم استفاده مي*شود (مثلاً در کربوکسيليک اسيد).
نام گذاري اسيدها بر اساس آنيون*هايشان نام گذاري مي*شوند. پسوند يوني را حذف و با پسوندي جديد جايگزين مي*کنيم (گاهي اوقات پيشوند)، طبق جدول زير. براي مثال، HCl داراي آنيون کلريد است، پس پسوند -يد نام را به صورت هيدروکلريک اسيد درمي آورد. پيشوند آنيون پسوند آنيون پيشوند اسيد پسوند اسيد مثال پر ات پر يک اسيد پرکلريک اسيد (HClO۴) ات يک اسيد کلريک اسيد (HClO۳) يت و اسيد کلرو اسيد (HClO۲) هيپو يت هيپو و اسيد هيپوکلرو اسيد (HClO) يد هيدرو يک اسيد هيدروکلريک اسيد (HCl) خواص شيميايي در آب بين اسيد (HA) و آب تعادل زير برقرار مي*شود که آب به عنوان يک باز رفتار مي*کند:
HA(aq) ⇌ H۳O+(aq) + A-(aq)
ثابت اسيد (يا ثابت تفکيک اسيد) همان ثابت تعادل واکنش اسيد (HA) و آب است:
K_a = {[\mbox{H}_3\mbox{O}^+]\cdot[A^-] \over [HA]}
اسيدهاي قوي داراي مقدار بزرگي براي Ka هستند (يعني واکنش تعادلي به سمت راست پيشروي مي*کند و اسيد تقريباً به طور کامل به H۳O+ و A- تفکيک مي*شود).
اسيدهاي ضعيف داراي مقدار کوچکي براي Ka هستند (يعني مقدار چشمگيري از HA و A− و مقداري متعادلي از H۳O+ در انتهاي واکنش باقي مي*ماند؛ اسيد به طور جزئي واکنش مي*دهد). براي مثال Ka براي استيک اسيد برابر ۱.۸x ۱۰-۵ است.
تمام اسيدهاي آلي اسيدهاي ضعيف هستند. نيتريک اسيد، سولفوريک اسيد، و پرکلريک اسيد همه اسيدهاي قوي هستند در حال که نيترو اسيد و سولفورو اسيد و هيپوکلرو اسيد ضعيف هستند. * قدرت يک اسيد را با ثابت تفکيک اسيد (Ka) و يا هم*ارزش آن pKa مي*سنجند، (pKa= - log(Ka)). * pH يک محلول معياري براي تعيين غلظت هيدرونيوم است. اسيدهاي چندپروتوني اسيدهاي چندپروتوني ترکيب هايي هستند که داراي بيش از يک هيدروژن اسيدي هستند و به طور متوالي تفکيک مي*شوند. اسيدهاي تک پروتوني تنها يک واکنش تکفکيک دارند و فقط يک ثابت تفکيک اسيد دارند:
HA(aq) + H۲O(l) ⇌ H۳O+(aq) + A−(aq) Ka
يک اسيد دوپروتوني (در اين جا آن را با H۲A نشان مي*دهيم) بسته به مقدار pH مي*تواند يک يا دو واکنش تکفکيک داشته باشد. هر واکنش يک ثابت تفکيک اسيد دارد، Ka۱ و Ka۲: H۲A(aq) + H۲O(l) ⇌ H۳O+(aq) + HA−(aq) Ka۱ HA−(aq) + H۲O(l) ⇌ H۳O+(aq) + A۲−(aq) Ka۲ ثابت تفکيک اولي همواره بيشتر از دومي است، يعني Ka۱ > Ka۲. براي مثال سولفوريک اسيد (H۲SO۴) مي*تواند يک پروتون بدهد و به آنيون بي*سولفات (HSO۴−) تبديل شود. هنگامي که Ka۱ بسياز بزرگ باشد، در اين صورت مي*تواند دومين پروتون خود را بدهد و به آنيون سولفات (SO۴۲−) تبديل شود. (SO۴۲−) هم مقدار متوسطي دارد.
مقدار بزرگ Ka۱ در اولين تفکيک باعث مي*شود که سولفوريک اسيد، اسيدي قوي باشد. همانند اين، مقدار کوچک کربنيک اسيد (H۲CO۳) مي*تواند اولين پروتون را بدهد و به آنيون بي*کربنات (HCO۳−) تبديل شود و دومين پروتون را بدهد و به کربنات (CO۳۲−) تبديل شود. هر دو مقدار Ka کوچک هستند اما داريم Ka۱ > Ka۲. يک اسيد سه*پروتوني (H۳A) مي*تواند يک يا دو يا سه پروتون بدهد و سه مقدار ثابت تفکيک براي آن وجود دارد،
به طوري که Ka۱ > Ka۲ > Ka۳>: H۳A(aq) + H۲O(l) ⇌ H۳O+(aq) + H۲A−(aq) Ka۱ H۲A−(aq) + H۲O(l) ⇌ H۳O+(aq) + HA۲−(aq) Ka۲ HA۲−(aq) + H۲O(l) ⇌ H۳O+(aq) + A۳−(aq) Ka۳ يک مثال غيرآلي از اسيد سه*پروتوني فسفريک اسيد (H۳PO۴) است. تمام پروتون*ها مي*توانند از دست داده شوند و به H۲PO۴−، سپس HPO۴۲−، و در آخر PO۴۳− تبديل شود. يک مثال آلي از اسيد سه*پروتوني اسيد سيتريک است، که مي*توانند تمام پروتون*هاي خود را بدهد و در انتها به يون فسفات تبديل شود.
خنثي شدن واکنش ميان مقادير برابري اسيد و باز است و به توليد نمک و آب مي*انجامد. براي مثال هيدروکلريک اسيد و سديم هيدروکسيد، آب و سديم کلريد را مي*دهند:
HCl(aq) + NaOH(aq) → H۲O(l) + NaCl(aq)
پاسخ با نقل قول
نوشته اصلی توسط Ro.Architect
.gif "Y (741)")
