If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Jeżeli jesteś za filtrem sieci web, prosimy, upewnij się, że domeny *.kastatic.org i *.kasandbox.org są odblokowane.

Główna zawartość

Teoria zasad i kwasów Arrheniusa.

Definicja kwasów i zasad według Arrheniusa i reakcje między kwasami i zasadami Arrheniusa 

Kluczowe informacje

  • Kwas Arrheniusa to dowolna substancja chemiczna, która zwiększa stężenie jonów H+ w wodnym roztworze.
  • Zasada Arrheniusa to dowolna substancja chemiczna, która zwiększa stężenie jonów OH w wodnym roztworze.
  • W wodnym roztworze jony H+ reagują z cząsteczkami tworząc jony oksoniowe H3O+.
  • W reakcji kwasu z zasadą, czyli w reakcji zobojętniania, kwas i zasada Arrheniusa reagują zwykle ze sobą, tworząc wodę i sól.

Wprowadzenie

Od octu w kuchennej szafce do mydła pod prysznicem, kwasy i zasady są wszędzie! Ale co to znaczy, że coś jest kwasem lub zasadą? Aby odpowiedzieć na to pytanie, należy zanalizować niektóre z teorii, opisujących kwasy i zasady. W tym artykule skupimy się na teorii Arrheniusa.

Kwasy Arrheniusa

Teoria kwasów i zasad Arrheniusa została zaproponowana przez szwedzkiego chemika Svantea Arrheniousa w 1884 roku. Zasugerował, aby sklasyfikować substancje chemiczne, jako kwasy i zasady ze względu na to, jaki jon formują, gdy zostaną dodane do wody.
Fotografia dwóch czerwonych grejpfrutów, jednego w całości i drugiego pokrojonego na trzy kawałki.
Owoce cytrusowe, takie jak grejpfruty, zawierają duże ilości kwasu cytrynowego, który jest powszechnym kwasem organicznym. Zdjęcie: Wikimedia Commons, CC BY-SA 2.5
Kwas Arrheniusa to dowolna substancja chemiczna, która zwiększa stężenie jonów H+, lub protonów, w roztworze wodnym. Przykładowo rozważmy dysocjację kwasu chlorowodorowego, HCl, w wodzie:
HCl(aq)H+(aq)+Cl(aq)
Podczas wykonywania wodnego roztworu kwasu chlorowego,HCl dysocjuje na jony H+ i jony Cl. Ponieważ powoduje to wzrost stężenia jonów H+ w roztworze, kwas chlorowodorowy jest kwasem Arrheniusa.

Wodór czy jony wodorowe?

Załóżmy, że mamy wodny roztwór 2M kwasu bromowodorowego HBr, który jest kwasem Arrheniusa. Czy oznacza to, że mamy 2M jonów H+ w tym roztworze?
Nie oznacza. W praktyce, dodatnio naładowane protony reagują z otaczającymi je cząsteczkami wody i tworzą jony oksoniowe H3O+. Ta reakcja może być zapisana w formie:
H+(aq)+H2O(l)H3O+(aq)
Mimo tego, że często zapisujemy iż w procesie dysocjacji kwasu powstaje H+(aq), w wodnym roztworze nie znajdują się wolne jony H+. Zamiast tego są w nim przede wszystkim jony H3O+, które powstają natychmiast po zdysocjowaniu kwasu w wodzie. Poniższy obrazek ukazuje, używając modeli cząsteczkowych. powstanie jonów hydroniowych z wody i jonów wodorowych:
Ilustracja protonu, zaznaczonego w postaci kropki, reagującego z cząsteczką wody i tworzącego jon oksoniowy.
Kiedy kwas dysocjuje w wodzie powstają jony H+- protony, jony H+ natychmiastowo reagują z wodą, tworząc H3O+. Dlatego, chemicy zamiennie używają stężenia jonów wodorowych i hydroniowych. Zdjęcie: UC Davis Chemwiki, CC BY-NC-SA 3.0 US
W praktyce, większość chemików używa zamiennie stężenia H+ i H3O+. Kiedy chcemy być bardziej dokładni (i mniej leniwi) możemy zapisać dysocjację kwasu bromowodorowego tak, aby pokazać powstawanie jonów hydroniowych, a nie protonów:
HBr(aq)+H2O(l)H3O+(aq)+Br(aq)        Bardziej dokładny sposóbvs.HBr(aq)H+(aq)+Br(aq)    Sposób krótszy i łatwiejszy w zapisie!
Oba zapisy są poprawnym opisem dysocjacji kwasu Arrheniusa.

Zasady Arrheniusa

Zasada Arrheniusa jest zdefiniowana jako dowolna substancja chemiczna, która zwiększa stężenie jonów hydroksylowych OH w wodnym roztworze. Przykładem zasady Arrheniusa jest dobrze rozpuszczalny wodorotlenek sodu, NaOH. Wodorotlenek sodu ulega dysocjacji w wodzie:
NaOH(aq)Na+(aq)+OH(aq)
Wodorotlenek sodu całkowicie dysocjuje w wodzie, tworząc jony OH i Na+, co powoduje wzrost stężenia jonów hydroksylowych. Wynika z tego, że NaOH jest zasadą Arrheniusa. Do powszechnych zasad Arrheniusa należą wodorotlenki pierwiastków z grupy 1 i 2, na przykład LiOH i Ba(OH)2.
Zlewka z cząsteczkami wody, kationami sodu i anionami hydroksylowymi.
Wodny roztwór wodorotlenku sodu, zasady Arrheniusa, zawiera zdysocjowane jony sodu i jony hydroksylowe.
Zauważ, że w zależności od przedmiotu, podręcznika czy nauczyciela, zasady nie zawierające grupy hydroksylowej mogą być klasyfikowane jako zasady Arrheniusa lub nie. Niektóre podręczniki podają węższą definicję zasady Arrheniusa: substancja, która zwiększa stężenie f OH w roztworze i zawiera w sobie co swoim wzorze chemicznym co najmniej grupę OH. Chociaż nie zmienia to klasyfikacji wodorotlenków grupy 1 i 2, komplikuje to klasyfikację związków takich jak metyloamina, CH3NH2.
Po dodaniu metyloaminy do wody zachodzi poniższa reakcja:
CH3NH2(aq)+H2O(l)CH3NH3+(aq)+OH(aq)
W oparciu o pierwszą definicję metyloamina jest zasadą Arrheniusa, ponieważ w roztworze powoduje zwiększenie stężenia jonu OH. Jednak według drugiej definicji nie jest zasadą Arrheniusa, ponieważ w jej wzorze chemicznym nie ma grupy hydroksylowej.

Reakcje kwasów z zasadami: kwas Arrheniusa + zasada Arrheniusa= woda + sól

W reakcji kwasu Arrheniusa z zasadą Arrheniusa powstają zazwyczaj woda i sól. Reakcje tego typu nazywane są reakcjami zobojętniania. Przykładowo, co stanie się gdy połączymy ze sobą wodne roztwory kwasu fluorowodorowego, HF, i wodorotlenku litu, LiOH?
Jeżeli rozważamy roztwory kwasu i zasady osobno wiem, że:
  • Kwas Arrheniusa zwiększa stężenie jonów H+(aq):
HF(aq)H+(aq)+F(aq)
  • Zasada Arrheniusa zwiększa stężenie jonów OH(aq):
LiOH(aq)Li+(aq)+OH(aq)
Po połączeniu kwasu i zasady w roztworze, powstaje H2O poprzez reagowanie ze sobą jonów wodorowych i hydroksylowych, podczas gdy pozostałe jony tworzą sól LiF(aq):
H+(aq)+OH(aq)H2O(l)Powstaje wodaLi+(aq)+F(aq)LiF(aq)Powstaje sól
Gdy dodamy reagenty powstawania wody i powstawania soli, otrzymamy równanie reakcji neutralizacji kwasu fluorowodorowego i wodorotlenku litu:
HF(aq)+LiOH(aq)H2O(l)+LiF(aq)

Ograniczenia teorii Arrheniusa

Teoria Arrheniusa jest ograniczona i opisuje tylko chemię kwasowo-zasadową w wodnych roztworach. Podobne reakcje zachodzą w rozpuszczalnikach nie zawierających wody i między cząsteczkami w stanie gazowym. W wyniku tego, współcześni chemicy preferują teorię Brønsteda-Lowry'ego, która opisuje szerszy zakres substancji chemicznych. Teoria kwasów i zasad Brønsteda-Lowry'ego zostanie omówiona w osobnym artykule!

Podsumowanie

  • Kwas Arrheniusa to dowolna substancja chemiczna, która zwiększa stężenie jonów H+ w wodnym roztworze.
  • Zasada Arrheniusa to dowolna substancja chemiczna, która zwiększa stężenie jonów OH w wodnym roztworze.
  • W wodnym roztworze jony H+ reagują z cząsteczkami wody, tworząc jony oksoniowe H3O+.
  • W reakcji kwasu z zasadą, czyli w reakcji zobojętniania, kwas i zasada Arrheniusa reagują zwykle ze sobą, tworząc wodę i sól.

Chcesz dołączyć do dyskusji?

Rozumiesz angielski? Kliknij tutaj, aby zobaczyć więcej dyskusji na angielskiej wersji strony Khan Academy.