Zuren en basen Termen en definities

Er zijn verschillende methoden voor het definiëren van zuren en bases. Hoewel deze definities elkaar niet tegenspreken, verschillen ze wel in hoe inclusief ze zijn. De meest voorkomende definities van zuren en basen zijn Arrhenius zuren en basen, Brønsted-Lowry zuren en basen en Lewis zuren en basen. Antoine Lavoisier, Humphry Davy en Justus Liebig maakten ook waarnemingen met betrekking tot zuren en basen, maar formaliseerden de definities niet.

De Arrhenius-theorie van zuren en basen dateren uit 1884, voortbouwend op zijn waarneming dat zouten, zoals natriumchloride, dissociëren in wat hij noemde ionen wanneer geplaatst in water.

• zuren produceren H⁺ ionen in waterige oplossingen
• bases produceren OH^- ionen in waterige oplossingen
• water nodig, dus alleen toegestaan voor waterige oplossingen
• alleen protonzuren zijn toegestaan; nodig om waterstofionen te produceren
• alleen hydroxidebasen zijn toegestaan

De Brønsted- of Brønsted-Lowry-theorie beschrijft zuur-base-reacties als een zuur dat een proton afgeeft en een base die een proton. Hoewel de zure definitie vrijwel hetzelfde is als die voorgesteld door Arrhenius (een waterstofion is een proton), is de definitie van wat een base vormt veel breder.

• zuren zijn protondonoren
• bases zijn protonacceptors
• waterige oplossingen zijn toegestaan
• naast hydroxiden zijn basen toegestaan
• alleen protonzuren zijn toegestaan

De Lewis-theorie van zuren en basen is het minst beperkende model. Het behandelt helemaal geen protonen, maar behandelt uitsluitend elektronenparen.

• zuren zijn acceptoren van elektronenparen
• bases zijn donoren van elektronenparen
• minst beperkend voor de zuur-base-definities

Robert Boyle beschreef de kwaliteiten van zuren en basen in 1661. Deze kenmerken kunnen worden gebruikt om gemakkelijk onderscheid te maken tussen de twee opgezette chemicaliën zonder ingewikkelde tests uit te voeren:

• proef zuur (proef ze niet!) - het woord 'zuur' komt uit het Latijn acere, wat 'zuur' betekent
• zuren zijn bijtend
• zuren veranderen lakmoes (een blauwe plantaardige kleurstof) van blauw in rood
• hun waterige (water) oplossingen geleiden elektrische stroom (zijn elektrolyten)
• reageren met basen om zouten en water te vormen
• evolueren Hydrogen gas (H₂) bij reactie met een actief metaal (zoals alkalimetalen, aardalkalimetalen, zink, aluminium)

Gemeenschappelijke zuren

• citroenzuur (van bepaalde soorten fruit en groenten, met name citrusvruchten)
• ascorbinezuur (vitamine C, vanaf bepaalde vruchten)
• azijn (5% azijnzuur)
• koolzuur (voor carbonatatie van frisdranken)
• melkzuur (in karnemelk)

• bitter smaken (proef ze niet!)
• voel je glad of zeepachtig (raak ze niet willekeurig aan!)
• bases veranderen de kleur van lakmoes niet; ze kunnen rode (aangezuurde) lakmoes weer blauw maken
• hun waterige (water) oplossingen geleiden een elektrische stroom (zijn elektrolyten)
• reageren met zuren om zouten en water te vormen

Gemeenschappelijke bases

• wasmiddelen
• zeep
• loog (NaOH)
• huishoudelijke ammoniak (waterig)

De sterkte van zuren en basen hangt af van hun vermogen om te dissociëren of in water in hun ionen in te breken. Een sterk zuur of sterke base dissocieert volledig (bijvoorbeeld HCl of NaOH), terwijl een zwak zuur of een zwakke base slechts gedeeltelijk dissocieert (bijvoorbeeld azijnzuur).

De zuurdissociatieconstante en basendissociatieconstante geven de relatieve sterkte van een zuur of base aan. De zuurdissociatieconstante K_een is de evenwichtsconstante van een zuur-base dissociatie:

HA + H₂O ⇆ A^- + H₃O⁺

waar HA het zuur is en A^- is de geconjugeerde basis.

K_een = [A^-] [H₃O⁺] / [HA] [H₂O]

Dit wordt gebruikt om pK te berekenen_een, de logaritmische constante:

pk_een = - logboek₁₀ K_een

Hoe groter de pK_een waarde, hoe kleiner de dissociatie van het zuur en hoe zwakker het zuur. Sterke zuren hebben een pK_een van minder dan -2.