تفاوت اصلی بین یک اسید و قاعده آن است که متضاد قطبی باشند; یکی گیرنده پروتون یا دهنده پروتون است.

به طور مشابه، می توان یک جفت الکترون اهدا کرد یا می تواند آنها را دریافت کند. سه نظریه اصلی وجود دارد که تفاوت بین اسیدها و بازها را تعریف و توصیف می کند. اینها به عنوان معروف هستند نظریه آرنیوس، نظریه برونستد-لوری و نظریه لوئیس.

اسیدها و بازها از جمله موضوعات جالب و مفید در شیمی هستند. این مواد نه تنها در طبیعت وجود دارند، بلکه به طور گسترده در صنعت نیز استفاده می شوند. چه به صورت جداگانه و چه با هم، اسیدها و بازها را می توان برای سنتز مواد جدید از جمله ارگانیک. آلی آنهایی که آنها همچنین برای تعیین ترکیب نمونه های ناشناخته استفاده می شوند.

خنثی سازی واکنش بین اسیدها و بازها است. در طبیعت گرمازا (گرما می دهد) است، به خصوص زمانی که یک اسید قوی و یک باز قوی درگیر باشند. خنثی سازی نمونه ای از واکنش جابجایی دوگانه است که در آن یون ها جابجا می شوند.

نحوه تشخیص اسیدها و بازها

مشخصه اصلی متمایز کننده اسیدها و بازها مربوط به آنهاست سطوح pH. اسیدها دارای pH کمتر از 7 هستند، در حالی که پایه ها دارای سطوح pH بالای 7 هستند. نشانگرمانند کاغذ تورنسل.

 

کاغذ تورنسل رایج ترین شاخص کیفی مورد استفاده برای اسیدها و بازها است. یک نوار کاغذ تورنسل آبی اگر در محلول اسیدی غوطه ور شود قرمز می شود. برعکس، یک نوار کاغذ تورنسل قرمز اگر در محلول اصلی غوطه ور شود، آبی می شود. با این حال، کاغذ تورنسل فقط در محدوده محدود pH 4.5 تا 8.3 حساس است.

دیگر نمونه هایی از شاخص ها معمولاً در آزمایشگاه برای آزمایش اسیدها و بازها استفاده می شود:

• تیمول آبی (تغییر اول) – در محلول های اسیدی به رنگ قرمز و در محلول های بازی به رنگ زرد تغییر می کند. محدوده pH آن بین 1.2 تا 2.8 است
• متیل اورنج – این نشانگر در اسیدها قرمز و در بازها زرد می شود. محدوده pH آن 3.2 تا 4.4 است
• بروموکرزول سبز – در محلول های اسیدی به رنگ زرد و در محلول های باز به آبی تبدیل می شود. محدوده pH آن 3.8 – 5.4 است
• متیل رد – محدوده pH این نشانگر 4.8 – 6.0 است. وقتی محلول اسیدی باشد زرد و وقتی محلول قلیایی یا بازی باشد قرمز می شود
• بروموتیمول آبی – این شاخص دارای محدوده pH 6.0 – 7.6 است. هنگامی که با محلول های اسیدی مخلوط می شود زرد و در صورت مخلوط شدن با محلول های بازی آبی می شود

مزه یکی دیگر از ویژگی های متمایز اسیدها و بازها است. در حالی که ما به دلیل سمی بودن اسیدها و بازهای معدنی قوی قطعاً انجام آزمایش طعم را توصیه نمی کنیم، اما می توانید چنین آزمایشی را با اسیدها و بازهای آلی ضعیف انجام دهید. مثلاً می توانید سرکه را بچشید که اینطور است استیک اسید. شما همچنین می توانید امتحان کنید جوش شیرین، یا بی کربنات سدیم که یک پایه است. به طور کلی، مواد اسیدی مزه ترش دارند، در حالی که مواد اساسی تلخ هستند.

وقتی صحبت از فرمول های شیمیایی می شود، اسیدها با یک اتم هیدروژن به عنوان یک گروه متمایز شروع می شوند که وقتی در آب حل می شوند به یون تبدیل می شوند. در همین حال، اکثر بازها دارای گروه های هیدروکسیل (-OH) هستند.

چند نمونه از اسیدها عبارتند از:

چند نمونه از پایه ها عبارتند از:

• کلسیم هیدروکسید – Ca(OH)₂
• هیدروکسید منیزیم – Mg(OH)₂
• هیدروکسید سدیم – NaOH

خواص اسیدها و بازها

اسیدها و بازها از نظر شیمیایی متضاد هستند و به شدت با یکدیگر واکنش نشان می دهند. آنها هر دو در محلول های آبی یون تشکیل می دهند و محلول ها را رسانای الکتریکی می کنند. به عنوان مثال، باتری های سرب اسیدی مورد استفاده در خودروها حاوی اسید سولفوریک هستند، در حالی که باتری های قابل شارژ قلیایی موجود در گجت های الکترونیکی حاوی هیدروکسید پتاسیم هستند.

هنگامی که اسیدها و بازها واکنش نشان می دهند، یکدیگر را خنثی می کنند و تشکیل می شوند نمک ها. برخی از نمک های تولید شده توسط واکنش های خنثی سازی اسید-باز ممکن است بسته به قدرت باز یا واکنش دهنده اسیدی کمی بازی یا کمی اسیدی باشند.

اسیدها می توانند به راحتی الکترون های ظرفیت فلزات و سایر ترکیبات را از بین ببرند. این خاصیت اسیدها را بسیار خورنده می کند، به خصوص زمانی که قوی و بسیار غلیظ باشند. اسیدها با اکثر فلزات واکنش می دهند و واکنش ها گرمازا هستند.

هنگامی که یک اسید با یک فلز واکنش می دهد، به عنوان واکنش جابجایی طبقه بندی می شود. هیدروژن آزاد می شود و نمک تولید می شود. به عنوان مثال، واکنش منیزیم با اسید سولفوریک باعث تولید نمک سولفات منیزیم و گاز هیدروژن می شود.

Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2

همانطور که در نمودار زیر نشان داده شده است، فلزات را می توان بر اساس میزان یا مقدار کمی واکنش با اسید به صورت سری مرتب کرد. این نیز ترتیب جابجایی آنها را تعیین می کند. فلزات واکنش پذیر بیشتر می توانند فلزات کمتر واکنش پذیر را جابجا کنند.

 

با این حال، هنگامی که یک باز با یک فلز واکنش می دهد، هیدروژن آزاد می شود اما فلز موجود در ماده پایه اصلی جابجا نمی شود. مثلاً وقتی هیدروکسید سدیم در واکنش با روی، هیدروژن و نمک روی سدیم تشکیل می شود.

2NaOH + روی ⇨ Na2ZnO2 + اچ2

وقتی یک باز با یک اکسید غیر فلزی واکنش می دهد، در این واکنش نمک و آب تولید می شود. این در مثال زیر صادق است، جایی که واکنش بین هیدروکسید سدیم و دی اکسید کربن باعث تولید کربنات سدیم و آب می شود.

2 NaOH + CO2 ⇨ Na2CO3 + اچ2O

چرا اسیدها و بازها واکنش نشان می دهند؟

همانطور که قبلا ذکر شد، اسیدها و بازها از نظر شیمیایی متضاد هستند و به قول معروف، متضادها جذب می شوند. توضیحات فنی بیشتر بر روی میل بازها با پروتون ها و میل ترکیبی اسیدها با جفت الکترون متمرکز است.

هنگامی که اسیدها و بازها در آب حل می شوند یون تشکیل می دهند. بر اساس نظریه برونستد-لورییون های هیدروژن موجود در اسید میل ترکیبی قوی نسبت به یون های هیدروکسیل در باز دارند. از این رو، اسید یک دهنده پروتون و یک باز گیرنده پروتون است.

اسیدها و بازها چگونه یکدیگر را خنثی می کنند؟

یون های تشکیل شده توسط اسیدها و بازها در یک محلول آبی به یکدیگر برخورد می کنند تا ترکیبات پایدارتری را تشکیل دهند. این ترکیبات نمک و اب. فرمول شیمیایی کلی واکنش های اسید-باز را می توان به صورت زیر نوشت:

اسید(ق) + پایه(ق) ⇨ نمک + آب

نحوه محاسبه pH مخلوط اسید/باز

 

همه واکنش های خنثی سازی اسید و باز کاملاً متعادل نیستند و بنابراین محلول های کاملاً خنثی تشکیل نمی دهند. سطح pH به عوامل متعددی مانند غلظت متناسب واکنش دهنده ها و قدرت مربوط به آنها بستگی دارد. تو می توانی pH را محاسبه کنید از محصولات حاصل در محلول با دنبال کردن این مراحل.

• مرحله 1: ابتدا باید معادله شیمیایی واکنش را متعادل کنید. آن را به عنوان راهنمای مرحله بعدی یادداشت کنید.
• گام 2: مول های یون های هیدروژن را بر اساس معادله شیمیایی متعادل محاسبه کنید.
• مرحله 3: مول های یون های هیدروکسید را بر اساس معادله شیمیایی متعادل محاسبه کنید.
• مرحله 4: سپس می توانید از نسبت مولی واکنش برای محاسبه اینکه کدام یک از دو واکنش دهنده بیش از حد است استفاده کنید.
• مرحله 5: اکنون می توانید مول های یون های واکنش دهنده را که بیش از حد هستند محاسبه کنید.
• مرحله 6: حجم کل محلول های اسید و باز ترکیبی را اندازه گیری کنید.
• مرحله 7: یون های اضافی را در محلول مخلوط محاسبه کنید.
• مرحله 8: pH محلول حاصل را بر اساس یون های اضافی به نسبت کل محصولات محاسبه کنید.