Οξέα και βάσεις Arrhenius
Τα οξέα και οι βάσεις Arrhenius είναι οι πρώτοι τύποι οξέων και βάσεων για τους οποίους μαθαίνουν οι περισσότεροι μαθητές στο μάθημα της χημείας. Εν μέρει αυτό συμβαίνει επειδή η θεωρία οξέος-βάσης Arrhenius είναι η πρώτη σύγχρονη εξήγηση οξέων και βάσεων που βασίζεται σε μόρια και ιόντα. Η θεωρία του υδρογόνου του Svante Arrhenius για τα οξέα στις βάσεις το 1884 του χάρισε το Νόμπελ Χημείας το 1903. Ο άλλος λόγος που οι άνθρωποι μαθαίνουν για τα οξέα και τις βάσεις Arrhenius είναι επειδή η θεωρία προσφέρει την απλούστερη εξήγηση και είναι μια καλή αφετηρία για την κατανόηση των οξέων Brønsted–Lowry και βάσεις και οξέα και βάσεις Lewis.
- Ο Svante Arrhenius πρότεινε τον πρώτο σύγχρονο ορισμό των οξέων και των βάσεων.
- Ένα οξύ Arrhenius διασπάται στο νερό για να σχηματίσει ιόντα υδρογόνου ή να αυξήσει τη συγκέντρωση Η σε υδατικό διάλυμα.
- Μια βάση Arrhenius διασπάται στο νερό για να σχηματίσει ιόντα υδροξειδίου ή να αυξήσει τη συγκέντρωση ΟΗ σε υδατικό διάλυμα.
- Μια αντίδραση εξουδετέρωσης συμβαίνει όταν ένα οξύ και μια βάση Arrhenius αντιδρούν για να σχηματίσουν νερό και ένα άλας.
Οξύ Arrhenius Ορισμός
Ένα οξύ Arrhenius είναι ένα χημικό είδος που αυξάνει τη συγκέντρωση του ιόντος υδρογόνου (Η) σε υδατικό διάλυμα. Η γενική μορφή της χημικής αντίδρασης για τη διάσταση του οξέος Arrhenius είναι:
HA(aq ) → H(aq ) + A(aq )
Για παράδειγμα, το υδροχλωρικό οξύ είναι ένα οξύ Arrhenius που διασπάται στο νερό για να σχηματίσει το ιόν υδρογόνου και το ιόν χλωρίου:
HCl(aq ) → H(aq ) + Cl(aq )
Ιόντα υδρογόνου ή ιόντα υδρονίου
Ο αρχικός ορισμός Arrhenius ενός οξέος αφορούσε τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου, αλλά στην πραγματικότητα, τα ελεύθερα ιόντα υδρογόνου προσκολλώνται στα μόρια του νερού και σχηματίζουν το ιόν υδρονίου, H3 O.
H(aq ) + H2 Ο(l ) → H3 Ο(aq )
Έτσι, μια πιο ακριβής εξίσωση για τη διάσταση του υδροχλωρικού οξέος είναι:
HCl(aq ) + H2 Ο(l ) → H3 Ο(aq ) + Cl(aq )
Δεν έχει ιδιαίτερη σημασία αν ορίζετε τα οξέα Arrhenius σύμφωνα με ιόντα υδρογόνου ή ιόντα υδρονίου.
Παραδείγματα οξέων Arrhenius
Τα οξέα Arrhenius περιέχουν ένα ή περισσότερα άτομα υδρογόνου στους χημικούς τους τύπους. Όμως, δεν είναι κάθε μόριο που περιέχει υδρογόνο οξύ. Για παράδειγμα, το μεθάνιο (CH4 ) δεν είναι οξύ Arrhenius επειδή είναι ένα μη πολικό μόριο που περιέχει μόνο ελαφρώς πολικούς ομοιοπολικούς δεσμούς. Για να είναι ένα είδος οξύ, το μόριο πρέπει να είναι πολικό και ο δεσμός μεταξύ υδρογόνου και άλλου ατόμου πρέπει να είναι πολικός.
| Όνομα | Τύπος |
|---|---|
| οξικό οξύ | CH3 COOH |
| χλωρικό οξύ | HClO3 |
| υδροχλωρικό οξύ | HCl |
| υδροβρωμικό οξύ | HBr |
| υδροϊωδικό οξύ | ΓΕΙΑ |
| υδροφθορικό οξύ | HF |
| νιτρικό οξύ | HNO3 |
| οξαλικό οξύ | H2 C2 O4 |
| υπερχλωρικό οξύ | HClO4 |
| φωσφορικό οξύ | H3 PO4 |
| θειικό οξύ | H2 SO4 |
| θειικό οξύ | H2 SO3 |
Ορισμός βάσης Arrhenius
Μια βάση Arrhenius είναι ένα χημικό είδος που αυξάνει τη συγκέντρωση του ιόντος υδροξειδίου (ΟΗ) σε υδατικό διάλυμα. Η γενική μορφή της χημικής εξίσωσης για τη διάσταση βάσης Arrhenius είναι:
BOH(aq ) → B(aq ) + OH(aq )
Για παράδειγμα, το υδροξείδιο του νατρίου (NaOH) διασπάται στο νερό και σχηματίζει το ιόν νατρίου και το ιόν υδροξειδίου:
NaOH(aq) → Na(aq) + OH(aq)
Είναι όλες οι βάσεις του Arrhenius υδροξείδια;
Ίσως αναρωτιέστε αν είναι απαραίτητο μια ουσία να είναι υδροξείδιο για να είναι βάση Arrhenius. Η απάντηση είναι ότι εξαρτάται από ποιον ρωτάτε.
Ορισμένα εγχειρίδια και εκπαιδευτές ορίζουν στενά μια βάση Arrhenius ως είδος που αυξάνει τη συγκέντρωση ΟΗ σε υδατικό διάλυμα και έχει τουλάχιστον ένα «ΟΗ» στον χημικό τύπο του.
| Όνομα | Τύπος |
|---|---|
| υδροξείδιο του λιθίου | LiOH |
| υδροξείδιο του νατρίου | NaOH |
| υδροξείδιο του καλίου | KOH |
| υδροξείδιο του ρουβιδίου | RbOH |
| υδροξείδιο του καισίου | CsOH |
| *υδροξείδιο του ασβεστίου | Ca(OH)2 |
| *υδροξείδιο του στροντίου | Sr(OH)2 |
| *υδροξείδιο του βαρίου | Ba(OH)2 |
| *διαχωρίζονται μόνο σε συγκεντρώσεις 0,01M ή μικρότερες |
Ωστόσο, άλλοι χημικοί ορίζουν μια βάση Arrhenius απλώς ως οποιοδήποτε είδος που αυξάνει τη συγκέντρωση ιόντων υδροξειδίου. Σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό, η μεθυλαμίνη είναι μια βάση Arrhenius επειδή σχηματίζει ιόντα υδροξειδίου, παρόλο που ο χημικός της τύπος δεν τα περιέχει.
CH3 NH2 (aq ) + H2 Ο(l ) ⇌ CH3 NH3 (aq ) + OH(aq )
Αντίδραση οξέος-βάσης Arrhenius (εξουδετέρωση)
Ένα οξύ Arrhenius και μια βάση Arrhenius αντιδρούν συνήθως μεταξύ τους σε μια αντίδραση εξουδετέρωσης που σχηματίζει νερό και ένα άλας. Το ιόν υδρογόνου από το οξύ και το ιόν υδροξειδίου από τη βάση συνδυάζονται για να σχηματίσουν νερό, ενώ το κατιόν από τη διάσταση της βάσης και το ανιόν από τη διάσταση του οξέος συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα άλας.
οξύ + βάση → νερό + αλάτι
Εξετάστε, για παράδειγμα, την αντίδραση μεταξύ υδροφθορικού οξέος (ένα οξύ Arrhenius) και υδροξειδίου του λιθίου (μια βάση Arrhenius).
HF(aq ) ⇌ H(aq ) + F(aq )
LiOH(aq ) → Li(aq ) + OH(aq )
Η συνολική αντίδραση είναι:
HF(aq ) + LiOH(aq ) → H2 Ο(l ) + LiF(aq )
Περιορισμοί της θεωρίας οξέος-βάσης Arrhenius
Οι ορισμοί του Arrhenius για τα οξέα και τις βάσεις περιγράφουν τη συμπεριφορά των πιο κοινών οξέων και βάσεων, αλλά οι ορισμοί δεν ισχύουν όταν ο διαλύτης είναι οτιδήποτε άλλο εκτός από νερό ή όταν συμβαίνουν χημικές αντιδράσεις μεταξύ των αερίων. Αν και η θεωρία Arrhenius έχει τις χρήσεις της, οι περισσότεροι χημικοί χρησιμοποιούν τη θεωρία οξέων και βάσεων Brønsted-Lowry, επειδή ακολουθεί μια πιο γενικευμένη προσέγγιση της έννοιας.
Αναφορές
- Finston, H.L.; Rychtman, A.C. (1983). Μια νέα άποψη για τις τρέχουσες θεωρίες οξέος-βάσης . Νέα Υόρκη:John Wiley &Sons. doi:10.1002/ciuz.19830170211
- Meyers, R. (2003). Τα Βασικά της Χημείας . Greenwood Press. ISBN 978-0313316647.
- Miessler G.L.; Tarr D.A. (1999). Ανόργανη Χημεία (2η έκδ.). Prentice-Hall. ISBN 0-13-841891-8.
- Murray, Kermit K.; et al. (Ιούνιος 2013) [2006]. «Τυπικός ορισμός όρων που σχετίζονται με συστάσεις φασματομετρίας μάζας». Καθαρή και Εφαρμοσμένη Χημεία . 85 (7):1515–1609. doi:10.1351/PAC-REC-06-04-06
