מונחים והגדרות של חומצות ובסיסים

ישנן מספר שיטות להגדרת חומצות בסיסים. הגדרות אלה אינן עומדות בסתירה זו לזו, אולם הן משתנות עד כמה הן כוללות. ההגדרות השכיחות ביותר לחומצות ובסיסים הן חומצות ובסיסים של ארהניוס, חומצות ובסיסים של ברונסטד-לורי וחומצות ובסיסים של לואיס. אנטואן לבואה, המפרי דייווי, וג'וסטוס ליביג גם ערכו תצפיות בנוגע לחומצות ובסיסים, אך לא עיצבו הגדרות.

ה תורת ארחניוס של חומצות ובסיסים עוד משנת 1884, תוך התבססות על תצפיתו שמלחים, כמו נתרן כלוריד, מתנתקים למה שהוא כינה. יונים כשמכניסים אותם למים.

• חומצות מייצרות H⁺ יונים בתמיסות מימיות
• בסיסים מייצרים OH^- יונים בתמיסות מימיות
• מים נדרשים, כך שרק מאפשרים לפתרונות מימיים
• מותר רק חומצות פרוטיק; לייצור יוני מימן
• מותר רק בסיסי הידרוקסיד

תיאוריית Brønsted או Brønsted-Lowry מתארת ​​תגובות על בסיס חומצה כחומצה המשחררת פרוטון ובסיס המקבל פרוטון. בעוד שהגדרת החומצה די דומה לזה שהציע ארהניוס (יון מימן הוא פרוטון), ההגדרה של מהווה בסיס רחבה בהרבה.

• חומצות הן תורמות פרוטון
• בסיסים הם מקבלי פרוטון
• פתרונות מימיים מותר
• בסיסים מלבד הידרוקסיד מותר
• מותר רק חומצות פרוטיק

תיאוריית לואיס של חומצות ובסיסים היא המודל הפחות מגביל. זה לא עוסק בפרוטונים בכלל, אלא עוסק אך ורק בזוגות אלקטרונים.

• חומצות הן מקבלי זוג אלקטרונים
• הבסיסים הם תורמי זוג אלקטרונים
• הכי מגביל את ההגדרות על בסיס חומצה

רוברט בויל תיאר את התכונות של חומצות ובסיסים בשנת 1661. ניתן להשתמש במאפיינים אלה כדי להבחין בקלות בין שני מערכות הכימיקלים מבלי לבצע בדיקות מורכבות:

• טעם חמוץ (אל תטעם אותם!) - המילה 'חומצה' באה מהלטינית acereשמשמעותו 'חמוץ'
• חומצות מאכלות
• חומצות מחליפות לקמוס (צבע ירק כחול) מכחול לאדום
• הפתרונות המימיים שלהם (מים) מוליכים זרם חשמלי (הם אלקטרוליטים)
• מגיבים עם בסיסים ליצירת מלחים ומים
• להתפתח גז מימן (ח₂) לאחר תגובה עם מתכת פעילה (כגון מתכות אלקליות, מתכות אדמה אלקליין, אבץ, אלומיניום)

חומצות נפוצות

• חומצת לימון (מפירות וירקות מסוימים, בעיקר פירות הדר)
• חומצה אסקורבית (ויטמין C, כמו מפירות מסוימים)
• חומץ (5% חומצה אצטית)
• חומצה פחמנית (לפחמימות של משקאות קלים)
• חומצה לקטית (בחלב חלב)

• טעם מר (אל תטעם אותם!)
• תרגיש חלקלק או סבון (אל תיגע בהם באופן שרירותי!)
• הבסיסים לא משנים את צבע הלקמוס; הם יכולים להחזיר לקמוס אדום (מחומם) לכחול
• הפתרונות המימיים שלהם (מים) מוליכים זרם חשמלי (הם אלקטרוליטים)
• מגיבים עם חומצות ליצירת מלחים ומים

בסיסים נפוצים

• חומרי ניקוי
• סבון
• שומן (NaOH)
• אמוניה ביתית (מימית)

ה חוזק חומצות ובסיסים תלוי ביכולתם להתנתק או לפרוץ ליונים שלהם במים. חומצה חזקה או בסיס חזק מתנתקים לחלוטין (למשל, HCl או NaOH), ואילו חומצה חלשה או בסיס חלש מתנתקים באופן חלקי בלבד (למשל, חומצה אצטית).

קבוע ניתוק החומצה וקבוע ניתוק הבסיס מצביע על חוזקם היחסי של חומצה או בסיס. קבוע ניתוק החומצה K_א האם ה קבוע שיווי משקל של ניתוק בסיס חומצה:

HA + H₂O ⇆ A^- + ח₃O⁺

כאשר HA היא החומצה ו- A^- הוא הבסיס המצומד.

ק_א = [א^-] [ח₃O⁺] / [HA] [ח₂O]

זה משמש לחישוב pK_א, הקבוע הלוגריתמי:

pk_א = - יומן₁₀ ק_א

PK גדול יותר_א ערך, הניתוק של החומצה קטן יותר והחומצה חלשה יותר. לחומצות חזקות יש pK_א של פחות מ- -2.