Fő tartalom
Kémia
Tantárgy/kurzus: Kémia > 7. témakör
1. lecke: Savak, bázisok, pH- Arrhenius savak és bázisok
- Arrhenius savak és bázisok
- A pH, a pOH és a pH-skála
- Brönsted savak és bázisok
- Brönsted savak és bázisok
- A víz öndisszociációja
- A víz öndisszociációja és a Kᵥ
- A pH definíciója
- Erős savak
- Erős bázisok
- Kötéserősség, anionok mérete, kötési energia
- A gyenge savak és erős savak felismerése
- A gyenge bázisok és erős bázisok felismerése
- Ismerkedés a sav-bázis reakciókkal
© 2023 Khan AcademyFelhasználási feltételekAdatkezelési tájékoztatóSüti figyelmeztetés
Arrhenius savak és bázisok
Az Arrhenius savak és bázisok definíciója és az Arrhenius-féle sav-bázis reakciók.
Főbb pontok
- Az Arrhenius savak olyan anyagok, amelyek vizes oldatban megnövelik a start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript-ionok koncentrációját.
- Az Arrhenius bázisok olyan anyagok, amelyek vizes oldatban megnövelik a start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript-ionok koncentrációját.
- Vizes oldatban a start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript-ionok azonnal reagálnak a vízmolekulákkal, ily módon oxóniumiont left parenthesis, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, right parenthesis képezve.
- A sav-bázis vagy közömbösítési reakciók során az Arrhenius savak és bázisok víz- és sóképződés közben reagálnak egymással.
Bevezetés
A konyhában megtalálható ecettől kezdve a fürdőszobában fellelhető szappanig, a savak és bázisok mindenütt jelen vannak. De mit jelent az, hogy valami savas vagy bázikus? Ahhoz, hogy megválaszolhassuk ezt a kérdést, meg kell vizsgálnunk néhány sav-bázis elméletet. Ebben a leckében az Arrhenius-féle elmélettel foglalkozunk.
Arrhenius savak
Az Arrhennius-féle sav-bázis elméletet 1884-ben Svante Arrhenius svéd kémikus vezette be. Azt javasolta, hogy egyes vegyületeket tekintsék savnak vagy bázisnak, attól függően, hogy a vízben való oldásukkor milyen ionok keletkeznek.
Arrhenius sav minden olyan vegyület, amely vizes oldatban megnöveli a start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54-ionok – vagy protonok – koncentrációját. Vegyük például a hidrogén-klorid (start text, H, C, l, end text) disszociációját vízben:
Amikor hidrogén-kloridból (start color #1fab54, start text, H, end text, end color #1fab54, start text, C, l, end text) vizes oldatot készítünk, start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54- és start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript-ionokra disszociál. Mivel ennek eredményeként megnő az oldatban a start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54-ionok koncentrációja, a hidrogén-klorid Arrhenius sav.
Hidrogén- vagy oxóniumionok?
Tételezzük fel, hogy hidrogén-bromidból (start text, H, B, r, end text), amely Arrhenius sav, 2, M koncentrációjú vizes oldatot készítettünk. Ez azt jelenti-e, hogy az oldatban a start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript-ionok koncentrációja 2, M?
Nem. A pozitív töltésű hidrogénionok a környező vízmolekulákkal reagálva oxóniumiont left parenthesis, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, right parenthesis képeznek. Ez a reakció a következőképpen írható fel:
Bár gyakran úgy írjuk fel a savak disszociációját, hogy start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ionok keletkeznek, nincsenek szabadon úszkáló start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript-ionok a vizes oldatokban. Ehelyett elsősorban start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript-ionok vannak, amelyek egyből létrejönnek, amikor a sav a vízben disszociál. A következő képen molekulamodell segítségével szemléltetjük az oxóniumion vízből és hidrogénionból történő képződését:
A gyakorlatban a legtöbb kémikus egymás szinonimájaként használja a
start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript- és a start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript-koncentrációt. Ha precízebbek szeretnénk lenni – és kevésbé lusták –, akkor felírhatjuk a hidrogén-bromid disszociációját úgy, hogy egyértelműen látsszon, oxóniumion keletkezik, nem pedig hidrogénion:
Általában mindkét felírásmód elfogadott az Arrhenius savak disszociációjának megadására.
Arrhenius bázisok
Arrhenius bázis minden olyan vegyület, amely vizes oldatban megnöveli a hidroxidionok left parenthesis, start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, right parenthesis koncentrációját. Arrhenius bázis például a jól oldódó nátrium-hidroxid left parenthesis, start text, N, a, O, H, end text, right parenthesis. A nátrium-hidroxid vízben oldva a következőképpen disszociál:
Vízben a nátrium-hidroxid teljes mértékben start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39- és start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript-ionokra disszociál, aminek eredményeként megnő a hidroxidionok koncentrációja. Ezért a start text, N, a, O, H, end text Arrhenius bázis. Közismert Arrhenius bázisok az 1. és 2. főcsoportbeli elemek hidroxidjai, például a start text, L, i, O, H, end text és a start text, B, a, left parenthesis, O, H, right parenthesis, end text, start subscript, 2, end subscript.
Ne feledd, hogy attól függően, hányadik osztályba jársz – vagy milyen tankönyved, tanárod van – a hidroxidiont nem tartalmazó bázisokat vagy Arrhenius bázisnak tekintik, vagy nem. Vannak olyan tankönyvek, melyek szigorúbban definiálják az Arrhenius bázisokat: olyan anyagok, amelyek vizes oldatban megnövelik a start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript-ionok koncentrációját, és képletükben legalább egy start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript-egység található. Noha ez nem befolyásolja az 1. és 2. főcsoportbeli elemek hidroxidjainak besorolását, olyan vegyületek esetén viszont nem egyértelmű, mint például a metil-amin left parenthesis, start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, N, H, end text, start subscript, 2, end subscript, right parenthesis.
A metil-amin vízben való oldásakor a következő reakció játszódik le:
Az első definíció alapján a metil-amin Arrhenius bázis lenne, mert a start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript-ionok koncentrációja növekszik az oldatban. A második definíció szerint azonban nem tartozna az Arrhenius bázisok közé, mivel a képletében nem található hidroxid.
Sav-bázis reakciók: Arrhenius sav + Arrhenius bázis = víz + só
Ha Arrhenius sav Arrhenius bázissal reagál, általában víz és só keletkezik. Ezeket a reakciókat néha közömbösítési reakcióknak is nevezik. Mi történik például, ha hidrogén-fluorid (start text, H, F, end text) és lítium-hidroxid (start text, L, i, O, H, end text) vizes oldatát összeöntjük?
Ha a sav és a bázis oldatát külön-külön vesszük figyelembe, akkor a következőket tudjuk:
- Az Arrhenius savak növelik a start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ionok koncentrációját.
- Az Arrhenius bázisok növelik a start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, left parenthesis, a, q, right parenthesis-ionok koncentrációját:
Ha a sav és a bázis reagál reagál egymással az oldatban, akkor a hidrogén- és a hidroxidionok közötti reakcióban start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text képződik, míg a többi ion a start text, L, i, F, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis sót hozza létre:
Ha a vízképződés és a sóképződés reakcióegyenletét összeadjuk, akkor megkapjuk a hidrogén-fluorid és a lítium-hidroxid közötti teljes közömbösítési egyenletet:
Az Arrhenius-féle elmélet korlátjai
Az Arrhenius-féle elméletet behatárolja, hogy a sav-bázis folyamatokat csak vizes oldatban tudja leírni. Hasonló reakciók játszódhatnak le azonban nemvizes oldószerekben, valamint gázfázisban levő molekulák között is. Ennek eredményeként napjaink kémikusai általában jobban kedvelik a Brönsted-Lowry-féle elméletet, amely a kémiai reakciók szélesebb tartományában használható. A Brönsted-Lowry-féle sav-bázis elméletet külön tananyagban fogjuk tárgyalni.
Összefoglalás
- Az Arrhenius savak olyan anyagok, amelyek vizes oldatban megnövelik a start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript-ionok koncentrációját.
- Az Arrhenius bázisok olyan anyagok, amelyek vizes oldatban megnövelik a start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript-ionok koncentrációját.
- Vizes oldatban a start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript-ionok azonnal reagálnak a vízmolekulákkal, ily módon oxóniumiont left parenthesis, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, right parenthesis képezve.
- A sav-bázis vagy közömbösítési reakciók során az Arrhenius savak és bázisok általában víz- és sóképződés közben reagálnak egymással.
Szeretnél részt venni a beszélgetésben?
Még nincs hozzászólás.