دانلود مقاله اسید ها و باز ها و اتم ها و ترکیبات شیمیایی

مفهوم اسید و باز

مفاهیم متداول مختلف اسید – باز، موضوع بحث ما است . قدیمیترین آنها، مفهوم اسید و باز از نظر آرنیوس، در این بخش عرضه می شود.

اسید، به ماده ای گفته می شود که در آب تفکیک شود و یون ، که گاهی به صورت  نیز نشان داده می شود، به وجود آورد. برای مثال

گاز HCl خالص، متشکل از مولکولهای کووالانسی است. در آب،  (که چیزی جز یک پروتون نیست) ناشی از مولکول HCl، توسط یک جفت الکترون اکسیژن مولکول آب به شدت جذب میشود. انتقال پروتون به مولکول آب، یک یون  به جای میگذارد و به تولید یون هیدرونیوم  میانجامد.

در محلول آبی، همه یونها، آبپوشیده هستند و با نماد (aq) به دنبال فرمول یون، نشان داده می شوند. این نماد، تعداد مولکولهای آبی که در اطراف هر یون وجود دارد، نشان نمیدهد. در بسیاری از موارد این تعداد معلوم نشده است و در بسیاری موارد نیز تعداد مولکولهای آب، متغیر است. اما یون ، مورد خاص است. بار مثبت یون  (پوتون) با هیچ ابرالکترونی پوشیده نیست و در مقایسه با یونهای دیگر، به غایت کوچک است. بنابراین یون   به شدت توسط یک جفت الکترون ناپیوندی مولکول آب جذب میشود و در واقع با آن پیوند ایجاد میکند.

شواهدی در دست است که نشان میدهد یون ، با سه مولکول دیگر آب تجمع دارد و یونی به فرمول  تشکیل میدهد. شواهد دیگری عقیده وجود چند نوع یون آبپوشیده را در محلول آبی، به طور همزمان تأیید میکند. بنابراین، برخی شیمیدانها، ترجیح میدهند که پروتون آبپوشیده را به صورت  نشان دهند. فرایند انحلال HCl در آب به صورت زیر نشان داده میشود.

در سیستم آرنیوس، باز ماده ای است که یون هیدروکسید، ، دارد یا بر اثر انحلال در آب، یون هیدروکسید آبپوشیده به وجود می آورد:

تنها هیدروکسیدهای فلزات گروه I A و ،  و تا حد خیلی کمی  از گروه II A در آب محلولاند. ولی هیدروکسیدهای نامحلول نیز به عنوان باز، با اسیدها ترکیب میشوند.

واکنش یک اسید با بک خنثی شدن نامیده میشود. معادلات یونی در واکنش خنثی شدن به قرار زیرند:

محصولات این واکنش یعنی باریم کلرید  و آهن (III) نیترات ، نمک خوانده میشوند. نمکها، مواد یونیاند که کاتیون آنها از بازها و آنیون آنها از اسیدها، ناشی شده اند.

برای هر دو واکنش خنثی شدن بالا، معادله یونی نتیجه به قرار زیر است:

که به صورت زیر هم نوشته میشود.

اسیدها، بسته به میزان تفکیکشان در آب، به اسیدهای قوی با ضعیف طبقه بندی می شوند (جدول 13-3 را ببینید). یک اسید قوی در محلول آبی، 100 درصد تفکیک می شود. اسیدهای قوی معمولی عبارتند از HCl، HBr، HI، 3HNO (تنها یونش اول H+)، 4HClO و 3HclO. اسدیهای معمولی دیگر، اسید ضعیف هستند که در محلول رقیق آبی، کمتر از 100 درصد تفکیک میشوند. برای مثال استیک اسید (2O3H2HC)، اسیدی ضعیف است.

در این معادله، پیکان دوگانه  نشانه آن است که واکنش در هر دو جهت انجامپذیر است. در یک محلول M1 استیک اسید، با تفکیک 4/0% مولکولها به یون، موازنه واکنش برقرار میشود.

تمام هیدروکسیدهای فلزی محلول، بازهای قویاند. این امر بدیهی است زیرا این مواد، حتی پیش از حل شدن در آب نیز 100% یونیاند. از متداولترین بازهای مولکولی، محلول آبی آمونیاک را میتوان نام برد.

در این واکنش، مولکول آمونیاک آب یک پروتون میپذیرد و به یون آمونیوم نبدیل میشود و از آب، یک یون  باقی میماند. ولی این واکنش، به میزان تقریباً مشابه با استیک اسید، برگشتپذیر است.

اسیدهایی که میتوانند از هر مولکول، تنها یک پروتون از دست دهند (مانند HCl، 2O3H2HC و 3HNO) اسیدهای تک پروتونی نامیده میشوند. برخی اسیدها، میتوانند از هر مولکول بیش از یک پروتون از دست دهند، اینها اسدیهای چندپروتونی نامیده میشوند. مثلاً هر مولکول سولفوریک اسید میتواند دو پروتون از دست دهد:

اگر یک مولکول ، با یک مول NaOH ترکیب شود، تنها یک پروتون خنثی میشود.

نمک حاصل ، نمک اسیدی نامیده میشود، زیرا دارای یک هیدروژن اسیدی است. اگر یک مول  با مول  ترکیب شود، هر دو هیدروژن اسیدی خنثی میشوند و نمک خنثی، ، به دست میآید.

نمک اسیدی را میتوان با  ترکیب کرد تا نمک خنثی تولید شود.

از این رو، نوع محصول خنثی شدن یک اسید چند پروتونی، به مقدار اسید و باز مصرف شده، بستگی دارد.

فسفریک اسید، 4PO3H، سه هیدروژن اسیدی دارد و میتوان سه نوع نمک (دو نمک اسیدی و یک نمک خنثی) از آن به دست آورد.

- اکسید های اسیدی و بازی

اکسید فلزات، اکسیدهای بازی نامیده میشوند. اکسید فلزات گروه I A و نیز اکسید فلزات Ca، Sr و Ba با آب ترکیب میشوند و به هیدروکسید تبدیل میگردند. تمام این اکسیدها یونیاند و به هنگام انحلال در آب، یون اکسید با آب ترکیب میشود.

اکسید سایر فلزات (و نیز هیدروکسید آنها) در آب نامحلولاند. اما به هر حال، این اکسیدها و هیدروکسیدها نیز از لحاظ شیمیایی با هم ارتباط دارند. بیشتر هیدروکسیدها، (بجز هیدروکسیدهای گروه I A) بر اثر گرم شدن، مولکول آب از دست داده، به اکسید تبدیل میشوند.

اکسیدها و هیدروکسیدهای فلزی، با اسید خنثی میشوند.

 نامحلول (مانند بسیاری اکسیدهای فلزی دیگر) اگرچه با آب ترکیب نمیشود که هیدروکسید به وجود آورد، اما با اسیدها ترکیب میشود.

بیشتر اکسید های نافلزات اکسیدهای اسیدیاند. بسیاری از آنها با آب واکنش میدهند و اکسی اسید به وجود میآورند:

در دو مورد آخر، هر دو اکسید  و و اسدیهای مربوط  و  همزمان در محلول آبی حضور دارند. برخی اکسیدهای نافلزی (مانند  و CO)، اسید مربوط ندارند.

اکسید های نافلزی، بازها را خنثی میکنند. محصولاتی که از اکسید اسیدی به دست میآیند با محصولاتی که از واکنش اسید مربوط به دست میآیند، یکی است.