اسیدها و بازها

اسیدها و بازها مواد شیمیایی محبوبی هستند که با یکدیگر تعامل دارند و منجر به تشکیل نمک و آب می شوند. کلمه اسید از کلمه لاتین “acere” به معنی “ترش” گرفته شده است.

در زندگی روزمره ما از ترکیبات زیادی استفاده می کنیم که دانشمندان آنها را اسید می نامند. آب پرتقال یا گریپ فروتی که برای صبحانه می نوشید حاوی اسید سیتریک (همچنین به عنوان ویتامین C) شناخته می شود. هنگامی که شیر ترش می شود، حاوی اسید لاکتیک است. سرکه مورد استفاده در سس سالاد حاوی اسید استیک است. بر این اساس یک پیوند شیمیایی از ترکیب اسید و باز تشکیل شده است. بنابراین، خواص یک مولکول را می توان با تقسیم آن به قطعات اسید و باز درک کرد.

تعریف اسیدها و بازها

اسید هر ماده حاوی هیدروژن است که قادر به اهدای پروتون (یون هیدروژن) به ماده دیگر باشد. باز یک مولکول یا یونی است که قادر به پذیرش یون هیدروژن از اسید است.

 

مواد اسیدی معمولاً با طعم ترش مشخص می شوند. اسید اساساً مولکولی است که می تواند یک یون H+  اهدا کند و پس از دست دادن H+ می تواند از نظر انرژی مطلوب باقی بماند. اسیدها به رنگ قرمز تورنسل آبی معروف هستند.

 

از طرف دیگر بازها طعم تلخ و بافتی لغزنده دارند. بازی که می تواند در آب حل شود، قلیایی نامیده می شود. هنگامی که این مواد با اسیدها واکنش شیمیایی می دهند، نمک تولید می کنند. شناخته شده است که بازها به آبی تورنسل قرمز تبدیل می شوند.

 

تعریف شیمی از اسید

بسته به نوع نگاه خاص به خواص اسیدیته و بازی، اصطلاح اسید و باز به روش های مختلفی تعریف شده است. آرنیوس ابتدا اسیدها را به عنوان ترکیباتی تعریف کرد که برای تولید یون هیدروژن یونیزه می شوند و بازها را به عنوان ترکیباتی که برای تولید یون هیدروکسید یونیزه می شوند. طبق تعریف Lowry-Bronsted، اسید یک دهنده پروتون و یک باز گیرنده پروتون است.

 

طبق تعریف لوئیس، اسیدها مولکول‌ها یا یون‌هایی هستند که قادر به هماهنگی با جفت‌های الکترون مشترک نیستند، و بازها مولکول‌ها یا یون‌هایی هستند که دارای جفت‌های الکترون مشترک برای اشتراک‌گذاری با اسیدها هستند. برای اسیدی بودن به معنای لوئیس، یک مولکول باید دارای کمبود الکترون باشد. این کلی ترین مفهوم باز و اسید است. تمام اسیدهای لوری برونستد اسیدهای لوئیس هستند، اما، علاوه بر این، تعریف لوئیس شامل بسیاری از معرف های دیگر مانند تری فلوراید بور، کلرید آلومینیوم و غیره می شود.

 

تئوری اسیدها و بازها

سه نظریه مختلف برای تعریف اسیدها و بازها ارائه شده است. این نظریه ها شامل نظریه آرنیوس، نظریه برونستد-لوری و تئوری اسیدها و بازهای لوئیس است. شرح مختصری از هر یک از این نظریه ها در این بخش ارائه شده است. اسیدها و بازها را می توان از طریق سه نظریه مختلف تعریف کرد.

 

تئوری اسیدها و بازها آرنیوس بیان می کند که “اسید یون های H+ را در محلول تولید می کند در حالی که یک باز در محلول خود یون OH- تولید می کند”.

نظریه برونستد-لوری «اسید را به عنوان دهنده پروتون و باز را به عنوان گیرنده پروتون تعریف می کند».

در نهایت، تعریف لوئیس از اسیدها و بازها «اسیدها را به عنوان گیرنده های جفت الکترون و بازها را به عنوان دهنده های جفت الکترون» توصیف می کند.

 

PH اسیدها و بازها

برای یافتن مقدار عددی سطح اسیدیته یا بازی یک ماده، می توان از مقیاس pH (که در آن pH مخفف «پتانسیل هیدروژن» است) استفاده کرد. مقیاس pH رایج ترین و قابل اعتمادترین روش برای اندازه گیری اسیدی یا بازی بودن یک ماده است. اندازه گیری مقیاس pH می تواند از 0 تا 14 متفاوت باشد، جایی که 0 اسیدی ترین و 14 اساسی ترین ماده است.

 

راه دیگر برای بررسی اسیدی یا بازی بودن یک ماده، استفاده از کاغذ تورنسل است. دو نوع کاغذ تورنسل وجود دارد که می توان از آنها برای شناسایی اسیدها و بازها استفاده کرد – کاغذ تورنسل قرمز و کاغذ تورنسل آبی. کاغذ تورنسل آبی در شرایط اسیدی قرمز و کاغذ تورنسل قرمز در شرایط بازی یا قلیایی آبی می شود.

 

خواص اسیدها و بازها

1. خواص اسیدها

• اسیدها ماهیتا خورنده هستند.
• رسانای خوبی برای الکتریسیته هستند.
• مقادیر pH آنها همیشه کمتر از 7 است.
• هنگامی که این مواد با فلزات واکنش می دهند، گاز هیدروژن تولید می کنند.
• اسیدها موادی ترش مزه هستند.
• مثالها: اسید سولفوریک [H2SO4]، اسید هیدروکلریک [HCl]، اسید استیک [CH3COOH].

بقیه اسید های موجود ما برای خرید مواد شیمیایی را میتوانید نیز مشاهده کنید.

2. خواص بازها

برخی از خواص، مانند طعم تلخ، متعلق به همه باز ها است. بازها نیز لغزنده هستند. رویاپردازی کنید که صابون لغزنده چگونه به نظر می رسد. و این یک بازاست. علاوه بر این، زمانی که باز ها در آب غوطه ور می شوند، الکتریسیته را هدایت می کنند زیرا از ذرات باردار در محلول تشکیل شده اند.

 

• وقتی لمس می شوند، بافت صابونی دارند.
• این مواد وقتی در آب حل می شوند یون های هیدروکسید (یون های OH-) آزاد می کنند.
• در محلول های آبی خود، بازها به عنوان رسانای خوب الکتریسیته عمل می کنند.
• مقادیر pH مربوط به بازها همیشه بیشتر از 7 است.
• باز ها موادی تلخ مزه هستند که قابلیت آبی شدن کاغذ تورنسل قرمز را دارند.
• مثالها: هیدروکسید سدیم [NaOH]، منیزیم هیدروکسید [Mg(OH)2]، هیدروکسید کلسیم [Ca(OH)2].

3. مواد خنثی

ماده خنثی ماده ای است که خاصیت اسیدی یا باز ندارد، یون هیدروژن و هیدروکسیل یکسان دارد و رنگ سطح تورنسل را تغییر نمی دهد.

 

• این مواد هیچ ویژگی اسیدی یا بازی ندارند.
• مقادیر pH آنها تقریباً 7 است.
• مواد خنثی روی کاغذ تورنسل قرمز یا آبی اثری ندارند.
• PHآب خالص دقیقاً 7 است.
• مثال: آب، نمک معمولی (NaCl)

 

تفاوت اسیدها و بازها

 

بازها	اسیدها
بازها وقتی در آب حل می شوند یون هیدروکسیل تولید می کنند.	اسید وقتی در آب حل می شود یون هیدروژن می دهد.
کاغذ تورنسل قرمز رنگ را به آبی تبدیل می کند.	کاغذ تورنسل آبی رنگ را به قرمز تبدیل می کند.
طعم تلخ و صابونی در لمس دارد.	طعم ترش دارد.
مقدار pH آن از 7 تا 14 متغیر است.	مقدار pH آن از 1 تا 7 متغیر است
مثال: NaOH، KOH و غیره.	مثال: HCl، H2SO4 و غیره.

 

مفهوم آرنیوس اسیدها و بازها

• اسوانته آگوست آرنیوس، دانشمند سوئدی، اسیدها را به عنوان موادی تعریف کرد که غلظت یون H+ آب را در صورت حل شدن در آن افزایش می‌دهند.
• این پروتون ها با ترکیب شدن با مولکول های آب، یون های هیدرونیوم H3O+) ) را تشکیل می دهند.
• به طور مشابه، تعریف آرنیوس از یک باز بیان می کند که بازها موادی هستند که وقتی در آب حل می شوند، غلظت یون های OH- را در آن افزایش می دهند.
• یکی از محاسن این نظریه این است که با موفقیت واکنش بین اسیدها و بازهایی که نمک و آب تولید می کنند را توضیح می دهد.
• یک محدودیت مهم در تعاریف آرنیوس از اسیدها و بازها این است که توضیح نمی دهد که چگونه موادی که یون هیدروکسید ندارند وقتی در آب حل می شوند، مانند NO2- و F- محلول های اساسی تشکیل می دهند.

 

نظریه اسیدها و بازها برونستد لوری

• نظریه Bronsted-Lowry اسید را به عنوان دهنده پروتون تعریف می کند.
• یک باز به عنوان گیرنده پروتون (یا گیرنده یون H+) توسط این نظریه تعریف می شود.
• اسیدهای برونستد برای تولید پروتون دچار تفکیک می شوند و در نتیجه غلظت یون های H+ را در محلول افزایش می دهند.
• از سوی دیگر، بازهای برونستد پروتون های آب (حلال) را برای تولید یون هیدروکسید می پذیرند.
• مزیت تعریف برونستد-لوری از اسیدها و بازها، توانایی آن در توضیح ماهیت اسیدی یا بازی گونه های یونی است.
• محدودیت مهم این نظریه این است که نمی تواند توضیح دهد که چگونه ترکیبات فاقد هیدروژن خواص اسیدی از خود نشان می دهند، مانند BF3 و

 

اسیدها و بازهای مزدوج

• بر اساس مفهوم Bronsted-Lowry، اسید ماده ای است که می تواند H+ را اهدا کند و باز ماده ای است که می تواند H+ را بپذیرد.
• گفته می شود اسید و باز که برحسب پروتون با هم تفاوت دارند، جفت اسید و باز مزدوج را تشکیل می دهند.
• یک اسید مزدوج با اضافه شدن یک پروتون به یک باز و یک باز مزدوج با حذف یک پروتون از یک اسید تشکیل می شود.

 

مثال:

واکنش زیر را در نظر بگیرید،

CH3COOH + H2O ⇋ CH3COO– + H3O+

 

در این معادله بالا اسید: CH3COOH، باز مزدوج: CH3COO-

باز: H2O، اسید مزدوج: H3O+

 

نکته: اسید مزدوج با افزودن یون H+ روی باز، شکل باز مزدوج با حذف یون H+ از اسید.

(الف) باز مزدوج H2PO4– H2PO4– – H+ ⇋ HPO42- است.

باز مزدوج H2PO4- HPO42- است.

 

مفهوم اسیدها و بازها از نظر لوئیس

• تعریف لوئیس از اسید بیان می کند که این گونه ای است که دارای مدار خالی است و بنابراین توانایی پذیرش یک جفت الکترون را دارد.
• باز لوئیس گونه ای است که یک جفت الکترون تنها را در خود نگه می دارد و بنابراین می تواند به عنوان دهنده جفت الکترون عمل کند.
• این نظریه اتم هیدروژن را در تعریف اسیدها و بازها دخالت نمی دهد.
• اسیدهای لوئیس دارای طبیعت الکتروفیل هستند در حالی که بازهای لوئیس دارای ویژگی های هسته دوست هستند.
• نمونه هایی از اسیدهای لوئیس: Cu2+، BF3 و Fe3+. نمونه هایی از بازهای لوئیس: F–، NH3 و C2H4 (اتیلن).
• اسید لوئیس یک جفت الکترون را از یک باز لوئیس می پذیرد و در این فرآیند یک پیوند کووالانسی مختصات تشکیل می دهد. ترکیب حاصل به عنوان ترکیب اضافی لوئیس نامیده می شود.
• مزیت قابل توجه این مفهوم این است که بسیاری از ترکیبات را می توان به عنوان اسید یا باز تعریف کرد. با این حال، بینش کمی در مورد قدرت این اسیدها و بازها ارائه می دهد.
• یکی از معایب این نظریه این است که نمی تواند واکنش های اسید-بازی را توضیح دهد که شامل تشکیل پیوند کووالانسی مختصات نمی شود.

 

کاربرد اسیدها و بازها

کاربردهای مختلف اسیدها و بازها در این بخش ذکر شده است. میتوانید برای خرید اسید ها نیز به ما مراجعه کنید.

 

1. موارد استفاده از اسیدها

• سرکه، محلول رقیق شده اسید استیک، کاربردهای خانگی مختلفی دارد. در درجه اول به عنوان نگهدارنده مواد غذایی استفاده می شود.
• اسید سیتریک جزء جدایی ناپذیر آب لیمو و آب پرتقال است. همچنین می توان از آن در نگهداری مواد غذایی استفاده کرد.
• اسید سولفوریک به طور گسترده در باتری ها استفاده می شود. باتری هایی که برای راه‌اندازی موتور خودروها استفاده می شوند معمولا حاوی این اسید هستند.
• تولید صنعتی مواد منفجره، رنگ، رنگ و کود شامل استفاده از اسید سولفوریک و اسید نیتریک است.
• اسید فسفریک یک عنصر کلیدی در بسیاری از نوشابه ها است.

 

2. استفاده از بازها

• تولید صابون و کاغذ شامل استفاده از هیدروکسید سدیم است. NaOH همچنین در ساخت ریون استفاده می شود.
• Ca(OH)2، همچنین به عنوان آهک خشک یا هیدروکسید کلسیم شناخته می شود، برای تولید پودر سفید کننده استفاده می شود.
• مخلوط های خشک مورد استفاده در نقاشی یا دکوراسیون با کمک هیدروکسید کلسیم ساخته می شوند.
• هیدروکسید منیزیم، همچنین به عنوان شیر منیزیا شناخته می شود، معمولا به عنوان یک ملین استفاده می شود. همچنین اسیدیته اضافی در معده انسان را کاهش می دهد و بنابراین به عنوان یک آنتی اسید استفاده می شود.
• هیدروکسید آمونیوم یک معرف بسیار مهم است که در آزمایشگاه ها استفاده می شود.
• هر گونه اسیدیته اضافی در خاک را می توان با استفاده از آهک کنده خنثی کرد.

 

سوالات متداول

چگونه اسیدها و بازها را تشخیص می دهید؟

برای تصمیم گیری در مورد اسید یا باز بودن یک ماده، قبل و بعد از واکنش، هیدروژن های هر ماده را بشمارید. اگر تعداد هیدروژن ها کاهش یابد، این محصول اسید است (یون های هیدروژن را اهدا می کند). اگر تعداد هیدروژن ها افزایش یافته باشد، ماده باز است (یون های هیدروژن را می پذیرد).

 

چه چیزی را اسید یا باز می کند؟

اسید یک محصول کمک کننده حاوی یون هیدروژن است. اکنون محلول حاوی یون های هیدروژن بیشتری نسبت به یون های هیدروکسید است. آن شکل محلول اسیدی است. فونداسیون ماده ای است که قادر به مصرف یون هیدروژن است. هنگامی که یک باز در آب حل می شود، تعادل بین یون هیدروژن و یون هیدروکسید در جهت مخالف تغییر می کند.

 

باز و مثال آن چیست؟

هیدروکسید سدیم، کربنات کلسیم و اکسید پتاسیم نمونه هایی از بازها هستند. باز ماده ای است که با یون های هیدروژن برهمکنش می کند و می تواند اسید را خنثی کند. بازها به عنوان پذیرنده های یک پروتون(H+) طبقه‌بندی می شوند. اکسیدهای فلزی و هیدروکسیدهای فلزی و هیدروکسید آمونیوم نمونه‌های معمولی این بازها هستند.

 

اسید چیست و خواص آن چیست؟

اسیدها ترکیبات یونی هستند که وقتی در آب حل می‌شوند، یون‌های هیدروژن مثبت (H+) تولید می‌کنند. وقتی در آب حل می‌شوند، اسیدها طعم اسیدی دارند، جریان الکتریسیته را هدایت می‌کنند و با فلزات واکنش می‌دهند تا گاز هیدروژن ایجاد کنند. برخی از ترکیبات شاخص ممکن است برای تشخیص اسیدها استفاده شوند، مانند تورنسل. اسیدها کاغذ قرمز را به تورنسل آبی تبدیل می کنند.

 

تفاوت اصلی اسید و باز چیست؟

دو نوع ترکیبات خورنده اسیدها و بازها هستند. هر ماده ای با مقدار pH بین 0 تا 7 اسیدی شناخته می شود در حالی که مقدار pH بین 7 تا 14 یک باز است. اسیدها ترکیبات یونی هستند که از هم جدا می شوند و یک یون هیدروژن (H+) در آب تشکیل می دهند.

 

اهمیت اسید چیست؟

اسیدها نقش مهمی در بدن انسان دارند. وجود اسید کلریدریک در معده با تجزیه مولکول های بزرگ و پیچیده غذا به هضم کمک می کند. اسیدهای آمینه برای سنتز پروتئین مورد نیاز برای رشد و ترمیم بافت های بدن مورد نیاز هستند.

 

باز و مثال آن چیست؟

هیدروکسید سدیم، کربنات کلسیم و اکسید پتاسیم نمونه هایی از بازها هستند. باز ماده ای است که با یون های هیدروژن واکنش می دهد و می تواند اسید را خنثی کند. بیشتر بازها مواد معدنی هستند که با واکنش با اسیدها آب و نمک را تشکیل می دهند. بازها شامل اکسیدهای فلزی، هیدروکسیدها و کربناتها هستند.

 

چگونه یک باز را شناسایی می کنید؟

برای تعیین اسید یا باز بودن یک ماده، قبل و بعد از واکنش، هیدروژن های هر ماده را بشمارید. اگر تعداد هیدروژن ها کاهش یابد این ماده همان اسید است (یون های هیدروژن را اهدا می کند). اگر تعداد هیدروژن افزایش یافته باشد این ماده باز است (یون هیدروژن را می پذیرد).