กรดอ่อนและเบสอ่อน กรดแก่และเบสแก่

12.4. ความแรงของกรดและเบส

ทิศทางของการกระจัดของสมดุลกรด-เบสถูกกำหนดโดยกฎต่อไปนี้:
ความสมดุลของกรด-เบสจะเอนเอียงไปทางกรดอ่อนกว่าและเบสอ่อนกว่า

กรดจะแรงกว่าถ้าปล่อยโปรตอนได้ง่าย ส่วนเบสจะแรงกว่า ยิ่งรับโปรตอนได้ง่ายและยึดเกาะแน่นมากขึ้น โมเลกุล (หรือไอออน) ของกรดอ่อนไม่มีแนวโน้มที่จะบริจาคโปรตอน และโมเลกุล (หรือไอออน) ของเบสอ่อนนั้นไม่มีแนวโน้มที่จะยอมรับมัน สิ่งนี้อธิบายการเปลี่ยนแปลงในสมดุลในทิศทางของมัน ความแข็งแรงของกรดและความแข็งแรงของเบสสามารถเปรียบเทียบได้ในตัวทำละลายเดียวกันเท่านั้น
เนื่องจากกรดสามารถทำปฏิกิริยากับเบสต่างกันได้ สมดุลที่สอดคล้องกันจะถูกเลื่อนไปในทิศทางเดียวหรืออีกทิศทางหนึ่งเป็นองศาที่ต่างกัน ดังนั้น เพื่อเปรียบเทียบความแรงของกรดต่างๆ เราจึงพิจารณาว่ากรดเหล่านี้ส่งโปรตอนไปยังโมเลกุลของตัวทำละลายได้ง่ายเพียงใด ความแข็งแกร่งของสนามก็ถูกกำหนดเช่นเดียวกัน

คุณรู้อยู่แล้วว่าโมเลกุลของน้ำ (ตัวทำละลาย) สามารถรับและให้โปรตอนได้ กล่าวคือ มันแสดงทั้งคุณสมบัติของกรดและคุณสมบัติของเบส ดังนั้นจึงสามารถเปรียบเทียบทั้งกรดและเบสในเรื่องความแรงได้ สารละลายที่เป็นน้ำ- ในตัวทำละลายเดียวกัน ความแรงของกรดขึ้นอยู่กับพลังงานของการฉีกขาดเป็นส่วนใหญ่ การเชื่อมต่อ A-Nและความแข็งแรงของฐานจะขึ้นอยู่กับพลังงานของพันธะ B-H ที่เกิดขึ้น
ในการระบุลักษณะเชิงปริมาณของความแข็งแรงของกรดในสารละลายที่เป็นน้ำ คุณสามารถใช้ค่าคงที่สมดุลกรด-เบสของปฏิกิริยาย้อนกลับของกรดที่กำหนดกับน้ำได้:
HA + H 2 O A + H 3 O

เพื่อระบุลักษณะความแข็งแรงของกรดในสารละลายเจือจางซึ่งมีความเข้มข้นของน้ำเกือบคงที่ ให้ใช้ ค่าความเป็นกรดคงที่:

,

ที่ไหน เคถึง(ฮา) = เคซี·.

ในทำนองเดียวกันอย่างสมบูรณ์ เพื่อระบุลักษณะเชิงปริมาณของความแข็งแรงของฐาน คุณสามารถใช้ค่าคงที่สมดุลกรด-เบสของปฏิกิริยาย้อนกลับของฐานที่กำหนดกับน้ำได้:

A + H 2 O HA + โอ้

และในสารละลายเจือจาง - ค่าคงที่พื้นฐาน

, ที่ไหน เคโอ (HA) = เคค ·.

ในทางปฏิบัติ เพื่อประเมินความแข็งแรงของเบส จะใช้ค่าคงที่ความเป็นกรดของกรดที่ได้จากเบสที่กำหนด (ที่เรียกว่า " ผัน"กรด) เนื่องจากค่าคงที่เหล่านี้สัมพันธ์กันด้วยความสัมพันธ์แบบง่าย

เคโอ (A) = ถึง(เอช2โอ)/ เคเค(นา).

กล่าวอีกนัยหนึ่ง ยิ่งกรดคอนจูเกตอ่อนลง เบสก็จะยิ่งแข็งแรงขึ้น และในทางกลับกัน ยิ่งกรดยิ่งแรง เบสคอนจูเกตก็จะยิ่งอ่อนลง .

ค่าคงที่ความเป็นกรดและความเป็นเบสมักจะถูกกำหนดโดยการทดลอง ค่าของค่าคงที่ความเป็นกรดของกรดต่างๆ จะได้รับในภาคผนวก 13 และค่าของค่าคงที่ความเป็นกรดของเบสจะได้รับในภาคผนวก 14
เพื่อประเมินว่าเศษส่วนของโมเลกุลของกรดหรือเบสในสภาวะสมดุลใดที่ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะใช้ค่าที่คล้ายกัน (และเป็นเนื้อเดียวกัน) กับเศษส่วนของโมลและเรียกว่า ระดับของการโปรโตไลซิส- สำหรับกรด NA

.

ในที่นี้ ค่าที่มีดัชนี “pr” (ในตัวเศษ) จะแสดงลักษณะเฉพาะของส่วนที่เกิดปฏิกิริยาของโมเลกุลกรด NA และค่าที่มีดัชนี “ออก” (ในตัวส่วน) จะแสดงลักษณะเฉพาะของส่วนเริ่มต้นของกรด
ตามสมการปฏิกิริยา

n พีอาร์ (HA) = n(น้ำ3O) = n(ก) คราคา(HA) = ค(น้ำ3O) = ค(ก);
==ก · กับอ้างอิง(NA);
= (1 – ก) · กับอ้างอิง (NA)

เราได้การแทนที่นิพจน์เหล่านี้ลงในสมการค่าคงที่ความเป็นกรด

ดังนั้นเมื่อทราบค่าคงที่ความเป็นกรดและความเข้มข้นรวมของกรดจึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดระดับของการโปรโตไลซิสของกรดนี้ในสารละลายที่กำหนด ในทำนองเดียวกัน ค่าคงที่ความเป็นเบสของฐานสามารถแสดงผ่านระดับของโปรโตไลซิส ดังนั้น ในรูปแบบทั่วไป

สมการนี้เป็นนิพจน์ทางคณิตศาสตร์ กฎการเจือจางของออสต์วาลด์- หากสารละลายถูกเจือจาง นั่นคือความเข้มข้นเริ่มต้นไม่เกิน 0.01 โมล/ลิตร ก็สามารถใช้อัตราส่วนโดยประมาณได้

เค= 2 · คอ้างอิง

ในการประมาณระดับของการโปรโตไลซิสโดยประมาณ สามารถใช้สมการนี้ที่ความเข้มข้นสูงถึง 0.1 โมล/ลิตร
ปฏิกิริยากรด-เบสเป็นกระบวนการที่ผันกลับได้ แต่ก็ไม่เสมอไป ให้เราพิจารณาพฤติกรรมของโมเลกุลไฮโดรเจนคลอไรด์และไฮโดรเจนฟลูออไรด์ในน้ำ:

โมเลกุลของไฮโดรเจนคลอไรด์จะให้โปรตอนแก่โมเลกุลของน้ำและกลายเป็นคลอไรด์ไอออน ดังนั้นในน้ำจึงเกิดไฮโดรเจนคลอไรด์ คุณสมบัติของกรดและตัวน้ำเอง - คุณสมบัติของเบส- สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับโมเลกุลของไฮโดรเจนฟลูออไรด์ ดังนั้นไฮโดรเจนฟลูออไรด์จึงแสดงคุณสมบัติของกรดด้วย ดังนั้นสารละลายไฮโดรเจนคลอไรด์ในน้ำจึงเรียกว่ากรดไฮโดรคลอริก (หรือกรดไฮโดรคลอริก) และสารละลายไฮโดรเจนฟลูออไรด์ที่เป็นน้ำเรียกว่ากรดไฮโดรฟลูออริก (หรือกรดไฮโดรฟลูออริก) แต่มีความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกรดเหล่านี้: กรดไฮโดรคลอริกทำปฏิกิริยากับน้ำส่วนเกินอย่างถาวร (สมบูรณ์) และกรดไฮโดรฟลูออริกทำปฏิกิริยาแบบย้อนกลับได้เล็กน้อย ดังนั้นโมเลกุลไฮโดรเจนคลอไรด์จึงสามารถบริจาคโปรตอนให้กับโมเลกุลของน้ำได้อย่างง่ายดาย แต่โมเลกุลไฮโดรเจนฟลูออไรด์จะทำเช่นนี้ได้ยาก ดังนั้นกรดไฮโดรคลอริกจึงจัดเป็น กรดแก่และฟลูออเรสเซนต์ – ​​ถึง อ่อนแอ.

กรดแก่: HCl, HBr, HI, HClO 4, HClO 3, H 2 SO 4, H 2 SeO 4, HNO 3 และอื่นๆ
ทีนี้ลองสนใจทางด้านขวามือของสมการสำหรับปฏิกิริยาของไฮโดรเจนคลอไรด์และไฮโดรเจนฟลูออไรด์กับน้ำ ฟลูออไรด์ไอออนสามารถรับโปรตอนได้ (โดยการเอามันออกจากออกโซเนียมไอออน) และเปลี่ยนเป็นโมเลกุลไฮโดรเจนฟลูออไรด์ แต่ไอออนคลอไรด์ไม่สามารถทำได้ ด้วยเหตุนี้ ฟลูออไรด์ไอออนจึงแสดงคุณสมบัติของเบส ในขณะที่คลอไรด์ไอออนไม่แสดงคุณสมบัติดังกล่าว (แต่เฉพาะในสารละลายเจือจางเท่านั้น)
เช่นเดียวกับกรดก็มี แข็งแกร่งและ บริเวณที่อ่อนแอ.

สารพื้นฐานที่แข็งแกร่ง ได้แก่ ไอออนิกไฮดรอกไซด์ที่ละลายน้ำได้สูงทั้งหมด (เรียกอีกอย่างว่า " ด่าง") เนื่องจากเมื่อละลายในน้ำ ไฮดรอกไซด์ไอออนจะเข้าสู่สารละลายอย่างสมบูรณ์

ฐานที่อ่อนแอ ได้แก่ NH 3 ( เคโอ= 1.74·10 –5) และสารอื่นๆ บางชนิด สิ่งเหล่านี้ยังรวมถึงไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำของธาตุที่ก่อตัวเป็นโลหะ ("ไฮดรอกไซด์ของโลหะ") เพราะเมื่อสารเหล่านี้ทำปฏิกิริยากับน้ำ จะมีไอออนของไฮดรอกไซด์เพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่จะผ่านเข้าไปในสารละลาย
อนุภาคฐานอ่อน (เรียกอีกอย่างว่า " เบสประจุลบ"): F, NO 2, SO 3 2, S 2, CO 3 2, PO 4 3 และแอนไอออนอื่น ๆ ที่เกิดจากกรดอ่อน
แอนไอออน Cl, Br, I, HSO 4, NO 3 และแอนไอออนอื่นๆ ที่เกิดจากกรดแก่ไม่มีคุณสมบัติพื้นฐาน
แคตไอออน Li, Na, K, Ca 2, Ba 2 และแคตไอออนอื่นๆ ที่เป็นส่วนหนึ่งของเบสแก่ไม่มีคุณสมบัติเป็นกรด

นอกจากอนุภาคที่เป็นกรดและเบสแล้ว ยังมีอนุภาคที่แสดงคุณสมบัติทั้งที่เป็นกรดและเบสอีกด้วย คุณรู้คุณสมบัติของโมเลกุลของน้ำอยู่แล้ว นอกจากน้ำแล้ว ยังมีไอออนไฮโดรซัลไฟต์ ไอออนไฮโดรซัลไฟด์ และไอออนอื่นๆ ที่คล้ายกัน ตัวอย่างเช่น HSO 3 แสดงคุณสมบัติของกรด
HSO 3 + H 2 O SO 3 + H 3 O และคุณสมบัติฐาน
HSO 3 + H 2 O H 2 SO 3 + OH

อนุภาคดังกล่าวเรียกว่า แอมโฟไลต์.

อนุภาคแอมโฟไลต์ส่วนใหญ่เป็นโมเลกุลของกรดอ่อนที่สูญเสียโปรตอนบางส่วน (HS, HSO 3, HCO 3, H 2 PO 4, HPO 4 2 และอื่นๆ) ไอออนของ HSO 4 ไม่มีคุณสมบัติพื้นฐานและเป็นกรดค่อนข้างแรง ( ถึงเค = 1.12 10–2) ดังนั้นจึงไม่อยู่ในกลุ่มแอมโมไลต์ เกลือที่มีแอนไอออนดังกล่าวเรียกว่า เกลือของกรด.

ตัวอย่างของเกลือกรดและชื่อ:

ดังที่คุณคงสังเกตเห็นแล้วว่าปฏิกิริยากรด-เบสและปฏิกิริยารีดอกซ์มีอะไรที่เหมือนกันหลายอย่าง ติดตาม คุณสมบัติทั่วไปและแผนภาพที่แสดงในรูปที่ 12.3 จะช่วยคุณค้นหาความแตกต่างระหว่างปฏิกิริยาประเภทนี้

ความแข็งแรงของกรด, ความแข็งแรงของฐาน, ค่าคงที่ของกรด, ค่าคงที่ของความเป็นเบส, กรดคอนจูเกต, เบสของคอนจูเกต, ระดับของโปรโตไลซิส, กฎการเจือจางของออสต์วอลด์, กรดแก่, กรดอ่อน, เบสแก่, เบสอ่อน, อัลคาไล, เบสไนโอนี, แอมโฟไลต์, เกลือของกรด
1. กรดใดมีแนวโน้มที่จะบริจาคโปรตอนในสารละลายที่เป็นน้ำมากกว่า: ก) ไนตริกหรือไนโตรเจน, ข) ซัลฟิวริกหรือซัลฟิวรัส, ค) ซัลฟิวริกหรือไฮโดรคลอริก, ง) ไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือซัลเฟอร์รัส เขียนสมการปฏิกิริยา ในกรณีของปฏิกิริยาที่ผันกลับได้ ให้เขียนนิพจน์ของค่าคงที่ความเป็นกรดลงไป
2. เปรียบเทียบพลังงานการทำให้เป็นอะตอมของโมเลกุล HF และ HCl ข้อมูลเหล่านี้สอดคล้องกับความแรงของกรดไฮโดรฟลูออริกและกรดไฮโดรคลอริกหรือไม่
3. อนุภาคใดเป็นกรดที่แรงกว่า: a) โมเลกุลของกรดคาร์บอนิกหรือไบคาร์บอเนตไอออน, b) โมเลกุลของกรดฟอสฟอริก, ไอออนไดไฮโดรเจนฟอสเฟตหรือไอออนของไฮโดรเจนฟอสเฟต, c) โมเลกุลของไฮโดรเจนซัลไฟด์หรือไอออนของไฮโดรซัลไฟด์
4. ทำไมคุณไม่พบค่าคงที่ความเป็นกรดของซัลฟิวริก ไฮโดรคลอริก ไนตริก และกรดอื่นๆ ในภาคผนวก 13
5. พิสูจน์ความถูกต้องของความสัมพันธ์ระหว่างค่าคงที่ความเป็นเบสและค่าคงที่ความเป็นกรดของกรดและเบสคอนจูเกต
6. เขียนสมการของปฏิกิริยากับน้ำของ ก) ไฮโดรเจนโบรไมด์และกรดไนตรัส ข) กรดซัลฟิวริกและกรดซัลฟิวริก ค) กรดไนตริกและไฮโดรเจนซัลไฟด์ อะไรคือความแตกต่างระหว่างกระบวนการเหล่านี้?
7. สำหรับแอมโฟไลต์ต่อไปนี้: HS, HSO 3, HCO 3, H 2 PO 4, HPO 4 2, H 2 O - จัดทำสมการสำหรับปฏิกิริยาของอนุภาคเหล่านี้กับน้ำเขียนนิพจน์สำหรับค่าคงที่ความเป็นกรดและความเป็นพื้นฐาน จดค่าของค่าคงที่เหล่านี้จากภาคผนวก 13 และ 14 พิจารณาว่าคุณสมบัติใดที่เป็นกรดหรือเบสมีคุณสมบัติเหนือกว่าในอนุภาคเหล่านี้
8.กระบวนการใดที่สามารถเกิดขึ้นได้เมื่อกรดฟอสฟอริกละลายในน้ำ?
การเปรียบเทียบปฏิกิริยาของกรดแก่และกรดอ่อน

12.5. ปฏิกิริยากรด-เบสของออกโซเนียมไอออน

ทั้งกรดและเบสต่างกันในด้านความแข็งแรง ความสามารถในการละลาย ความคงตัว และคุณลักษณะอื่นๆ บางประการ ลักษณะที่สำคัญที่สุดคือความแข็งแกร่ง คุณสมบัติที่เป็นลักษณะเฉพาะที่สุดของกรดนั้นแสดงออกมาในกรดแก่ ในสารละลายของกรดแก่ อนุภาคของกรดคือออกโซเนียมไอออน ดังนั้นในส่วนนี้ เราจะพิจารณาปฏิกิริยาในสารละลายที่เกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาของออกโซเนียมไอออนกับสารต่างๆ ที่มีอนุภาคฐาน เริ่มจากรากฐานที่แข็งแกร่งที่สุดกันก่อน

ก) ปฏิกิริยาของออกโซเนียมไอออนกับออกไซด์ไอออน

ในบรรดาฐานที่แข็งแกร่งมาก สิ่งที่สำคัญที่สุดคือไอออนออกไซด์ ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของออกไซด์พื้นฐาน ซึ่งตามที่คุณจำได้คือสารไอออนิก ไอออนนี้เป็นหนึ่งในฐานที่แข็งแกร่งที่สุด ดังนั้นออกไซด์พื้นฐาน (เช่น ส่วนประกอบ MO) แม้แต่ออกไซด์ที่ไม่ทำปฏิกิริยากับน้ำก็สามารถทำปฏิกิริยากับกรดได้ง่าย กลไกการเกิดปฏิกิริยา:

ในปฏิกิริยาเหล่านี้ ออกไซด์ไอออนไม่มีเวลาที่จะเข้าไปในสารละลาย แต่จะทำปฏิกิริยากับออกโซเนียมไอออนทันที ปฏิกิริยาจึงเกิดขึ้นบนพื้นผิวของออกไซด์ ปฏิกิริยาดังกล่าวจะเสร็จสิ้นเนื่องจากแอมโฟไลต์ (น้ำ) ที่อ่อนแอมากเกิดขึ้นจากกรดแก่และเบสแก่

ตัวอย่าง. ปฏิกิริยาของกรดไนตริกกับแมกนีเซียมออกไซด์:

MgO + 2HNO 3p = Mg(NO 3) 2p + H 2 O

ออกไซด์พื้นฐานและแอมโฟเทอริกทั้งหมดทำปฏิกิริยาในลักษณะนี้กับกรดแก่ แต่ถ้าเกิดเกลือที่ไม่ละลายน้ำ ปฏิกิริยาในบางกรณีจะช้าลงอย่างมาก เนื่องจากชั้นของเกลือที่ไม่ละลายน้ำจะป้องกันการซึมผ่านของกรดไปยังพื้นผิวของออกไซด์ (สำหรับ เช่นปฏิกิริยาแบเรียมออกไซด์กับกรดซัลฟิวริก)

b) ปฏิกิริยาของออกโซเนียมไอออนกับไฮดรอกไซด์ไอออน

ในบรรดาชนิดเบสทั้งหมดที่มีอยู่ในสารละลายในน้ำ ไฮดรอกไซด์ไอออนเป็นเบสที่แข็งแกร่งที่สุด ค่าคงที่ความเป็นเบส (55.5) สูงกว่าค่าคงที่พื้นฐานของอนุภาคฐานอื่นๆ หลายเท่า ไฮดรอกไซด์ไอออนเป็นส่วนหนึ่งของอัลคาลิส และเมื่อละลายจะเข้าสู่สารละลาย กลไกการเกิดปฏิกิริยาของออกโซเนียมไอออนกับไฮดรอกไซด์ไอออน:

.

ตัวอย่างที่ 1. ปฏิกิริยาของกรดไฮโดรคลอริกกับสารละลายโซเดียมไฮดรอกไซด์:

HCl p + NaOH p = NaCl p + H 2 O

เช่นเดียวกับปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐาน ปฏิกิริยาดังกล่าวจะเสร็จสมบูรณ์ (ไม่สามารถย้อนกลับได้) เพราะเป็นผลมาจากการถ่ายโอนโปรตอนด้วยออกโซเนียมไอออน (กรดแก่ เค K = 55.5) ไฮดรอกไซด์ไอออน (เบสแก่ เค O = 55.5) โมเลกุลของน้ำ (แอมโฟไลต์ที่อ่อนแอมาก เคเค= เค O = 1.8·10 -16)
ให้เราจำไว้ว่าปฏิกิริยาของกรดกับเบส (รวมถึงด่าง) เรียกว่าปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง
คุณรู้อยู่แล้วว่าน้ำบริสุทธิ์ประกอบด้วยออกโซเนียมและไฮดรอกไซด์ไอออน (เนื่องจากกระบวนการสลายน้ำอัตโนมัติ) แต่ความเข้มข้นของพวกมันเท่ากันและไม่มีนัยสำคัญอย่างยิ่ง: กับ(เอช 3 โอ) = กับ(OH) = 10 -7 โมล/ลิตร ดังนั้นการมีอยู่ของพวกมันในน้ำจึงแทบมองไม่เห็น
สิ่งเดียวกันนี้พบได้ในสารละลายของสารที่ไม่ใช่กรดหรือเบส วิธีแก้ปัญหาดังกล่าวเรียกว่า เป็นกลาง.

แต่ถ้าคุณเติมสารกรดหรือเบสลงในน้ำ ไอออนเหล่านี้จะปรากฏในสารละลายมากเกินไป การแก้ปัญหาก็จะกลายเป็น เปรี้ยวหรือ อัลคาไลน์

ไฮดรอกไซด์ไอออนไม่เพียงเป็นส่วนหนึ่งของอัลคาไลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเบสที่ไม่ละลายน้ำในทางปฏิบัติด้วย เช่นเดียวกับแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ (แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ในแง่นี้ถือได้ว่าเป็นสารประกอบไอออนิก) ไอออนของออกโซเนียมยังทำปฏิกิริยากับสารเหล่านี้ทั้งหมด และในกรณีของออกไซด์พื้นฐาน ปฏิกิริยาจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของของแข็ง กลไกการเกิดปฏิกิริยาสำหรับองค์ประกอบไฮดรอกไซด์ M(OH) 2:

.

ตัวอย่างที่ 2 ปฏิกิริยาของสารละลายกรดซัลฟิวริกกับคอปเปอร์ไฮดรอกไซด์ เนื่องจากไฮโดรเจนซัลเฟตไอออนเป็นกรดค่อนข้างแรง ( เค K 0.01) สามารถละเลยความสามารถในการกลับตัวของโปรโตไลซิสได้และสมการของปฏิกิริยานี้สามารถเขียนได้ดังนี้:

Cu(OH) 2 + 2H 3 O = Cu 2 + 4H 2 O
Cu(OH) 2 + H 2 SO 4р = CuSO 4 + 2H 2 O.

c) ปฏิกิริยาของออกโซเนียมไอออนที่มีเบสอ่อน

เช่นเดียวกับสารละลายของด่างสารละลายของฐานที่อ่อนแอก็มีไฮดรอกไซด์ไอออนเช่นกัน แต่ความเข้มข้นของพวกมันนั้นต่ำกว่าความเข้มข้นของอนุภาคฐานหลายเท่า (อัตราส่วนนี้เท่ากับระดับของการโปรโตไลซิสของฐาน) ดังนั้นอัตราของปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางของไอออนไฮดรอกไซด์จึงน้อยกว่าอัตราปฏิกิริยาการวางตัวเป็นกลางของอนุภาคฐานเองหลายเท่า ดังนั้นปฏิกิริยาระหว่างออกโซเนียมไอออนกับอนุภาคฐานจึงมีความสำคัญมากกว่า

ตัวอย่างที่ 1 ปฏิกิริยาการทำให้กรดไฮโดรคลอริกเป็นกลางด้วยสารละลายแอมโมเนีย:

.

ปฏิกิริยานี้ทำให้เกิดไอออนแอมโมเนียม (กรดอ่อน เค K = 6·10 -10) และโมเลกุลของน้ำ แต่เนื่องจากหนึ่งในรีเอเจนต์ตั้งต้น (แอมโมเนีย) เบสจึงอ่อนแอ ( เค O = 2·10 -5) จากนั้นปฏิกิริยาจะย้อนกลับได้

แต่ความสมดุลในนั้นถูกเลื่อนไปทางขวาอย่างมาก (ไปทางผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยา) มากจนการกลับตัวมักถูกละเลยโดยการเขียนสมการโมเลกุลของปฏิกิริยานี้ด้วยเครื่องหมายเท่ากับ:

HCl p + NH 3p = NH 4 Cl p + H 2 O

ตัวอย่างที่ 2. ปฏิกิริยาของกรดไฮโดรโบรมิกกับสารละลายโซเดียมไบคาร์บอเนต เนื่องจากเป็นแอมโฟไลต์ ไอออนของไบคาร์บอเนตจึงมีพฤติกรรมเหมือนเบสที่อ่อนแอเมื่อมีไอออนออกโซเนียม:

กำลังเติบโต กรดคาร์บอนิกสามารถบรรจุอยู่ในสารละลายที่เป็นน้ำได้เฉพาะในระดับความเข้มข้นที่น้อยมากเท่านั้น เมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น มันก็สลายตัว กลไกการสลายตัวสามารถจินตนาการได้ดังนี้:

สรุปสมการทางเคมี:

H 3 O + HCO 3 = CO 2 + 2H 2 O
HBr р + NaHCO 3р = NaBr р + CO 2 + H 2 O

ตัวอย่างที่ 3 ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเมื่อรวมสารละลายของกรดเปอร์คลอริกและโพแทสเซียมคาร์บอเนต คาร์บอเนตไอออนก็เป็นเบสที่อ่อนแอเช่นกัน แม้ว่าจะแรงกว่าไอออนไบคาร์บอเนตก็ตาม ปฏิกิริยาระหว่างไอออนเหล่านี้กับไอออนออกโซเนียมมีความคล้ายคลึงกันโดยสิ้นเชิง ปฏิกิริยาอาจหยุดที่ขั้นตอนการก่อตัวของไบคาร์บอเนตไอออนหรืออาจนำไปสู่การก่อตัวของคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับเงื่อนไข:

ก) H 3 O + CO 3 = HCO 3 + H 2 O
HClO 4p + K 2 CO 3p = KClO 4p + KHCO 3p;
b) 2H 3 O + CO 3 = CO 2 + 3H 2 O
2HClO 4p + K 2 CO 3p = 2KClO 4p + CO 2 + H 2 O

ปฏิกิริยาที่คล้ายกันเกิดขึ้นแม้ว่าเกลือที่มีอนุภาคฐานจะไม่ละลายในน้ำก็ตาม เช่นเดียวกับในกรณีของออกไซด์พื้นฐานหรือเบสที่ไม่ละลายน้ำ ในกรณีนี้ ปฏิกิริยาก็เกิดขึ้นบนพื้นผิวของเกลือที่ไม่ละลายน้ำเช่นกัน

ตัวอย่างที่ 4 ปฏิกิริยาระหว่างกรดไฮโดรคลอริกกับแคลเซียมคาร์บอเนต:
CaCO 3 + 2H 3 O = Ca 2 + CO 2 + 3H 2 O
CaCO 3p + 2HCl p = CaCl 2p + CO 2 + H 2 O

อุปสรรคต่อปฏิกิริยาดังกล่าวอาจเป็นการก่อตัวของเกลือที่ไม่ละลายน้ำซึ่งเป็นชั้นที่จะขัดขวางการซึมผ่านของออกโซเนียมไอออนไปยังพื้นผิวของรีเอเจนต์ (ตัวอย่างเช่นในกรณีของปฏิกิริยาของแคลเซียมคาร์บอเนตกับกรดซัลฟิวริก)

สารละลายที่เป็นกลาง, สารละลายกรด, สารละลายอัลคาไลน์, ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง
1. วาดแผนภาพกลไกการเกิดปฏิกิริยาของออกโซเนียมไอออนกับสารและอนุภาคต่อไปนี้: FeO, Ag 2 O, Fe(OH) 3, HSO 3, PO 4 3 และ Cu 2 (OH) 2 CO 3 ใช้แผนภาพเพื่อสร้างสมการปฏิกิริยาไอออนิก
2.ออกไซด์ใดต่อไปนี้ที่จะทำปฏิกิริยากับไอออนของออกโซเนียม: CaO, CO, ZnO, SO 2, B 2 O 3, La 2 O 3 เขียนสมการไอออนิกสำหรับปฏิกิริยาเหล่านี้
3.ออกโซเนียมไอออนจะทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ใดต่อไปนี้: Mg(OH)2, B(OH)3, Te(OH)6, Al(OH)3 เขียนสมการไอออนิกสำหรับปฏิกิริยาเหล่านี้
4. สร้างสมการไอออนิกและโมเลกุลสำหรับปฏิกิริยาของกรดไฮโดรโบรมิกด้วยสารละลายของสารต่อไปนี้: Na 2 CO 3, K 2 SO 3, Na 2 SiO 3, KHCO 3
5. สร้างสมการไอออนิกและโมเลกุลสำหรับปฏิกิริยาของสารละลายกรดไนตริกด้วยสารต่อไปนี้: Cr(OH) 3, MgCO 3, PbO
ปฏิกิริยาของสารละลายกรดแก่กับเบส ออกไซด์พื้นฐาน และเกลือ

12.6. ปฏิกิริยากรด-เบสของกรดอ่อน

สารละลายของกรดอ่อนไม่เหมือนกับสารละลายของกรดแก่ ไม่เพียงแต่ประกอบด้วยไอออนของออกโซเนียมเป็นอนุภาคของกรดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงโมเลกุลของกรดด้วย และมีโมเลกุลของกรดมากกว่าไอออนของออกโซเนียมหลายเท่า ดังนั้นในสารละลายเหล่านี้ ปฏิกิริยาเด่นจะเป็นปฏิกิริยาของอนุภาคกรดเองกับอนุภาคฐาน ไม่ใช่ปฏิกิริยาของออกโซเนียมไอออน อัตราการเกิดปฏิกิริยากับกรดอ่อนจะต่ำกว่าอัตราการเกิดปฏิกิริยาที่คล้ายกันกับกรดแก่เสมอ ปฏิกิริยาเหล่านี้บางส่วนสามารถย้อนกลับได้ และยิ่งกรดที่เกี่ยวข้องในการทำปฏิกิริยายิ่งอ่อนลง

ก) ปฏิกิริยาของกรดอ่อนกับไอออนออกไซด์

นี่เป็นปฏิกิริยากลุ่มเดียวของกรดอ่อนที่ดำเนินไปอย่างถาวร ความเร็วของปฏิกิริยาขึ้นอยู่กับความแรงของกรด กรดอ่อนบางชนิด (ไฮโดรเจนซัลไฟด์ คาร์บอน ฯลฯ) ไม่ทำปฏิกิริยากับออกไซด์พื้นฐานและแอมโฟเทอริกออกไซด์ที่มีฤทธิ์ต่ำ (CuO, FeO, Fe 2 O 3, Al 3 O 3, ZnO, Cr 2 O 3 เป็นต้น)

ตัวอย่าง. ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นระหว่างแมงกานีส (II) ออกไซด์กับสารละลายของกรดอะซิติก กลไกการเกิดปฏิกิริยานี้:

สมการปฏิกิริยา:
MnO + 2CH 3 COOH = Mn 2 + 2CH 3 COO + H 2 O
MnO + 2CH 3 COOH p = Mn(CH 3 COO) 2p + H 2 O. (เกลือของกรดอะซิติกเรียกว่าอะซิเตต)

b) ปฏิกิริยาของกรดอ่อนกับไฮดรอกไซด์ไอออน

เป็นตัวอย่าง ให้พิจารณาว่าโมเลกุลของกรดฟอสฟอริก (ออร์โธฟอสฟอริก) ทำปฏิกิริยากับไอออนไฮดรอกไซด์อย่างไร:

จากผลของปฏิกิริยาทำให้ได้โมเลกุลของน้ำและไอออนไดไฮโดรเจนฟอสเฟต
หากหลังจากเสร็จสิ้นปฏิกิริยา ไอออนของไฮดรอกไซด์ยังคงอยู่ในสารละลาย ดังนั้น ไอออนของไดไฮโดรเจนฟอสเฟต ซึ่งเป็นแอมโฟไลต์ จะทำปฏิกิริยากับพวกมัน:

ไอออนของไฮโดรฟอสเฟตเกิดขึ้นซึ่งในฐานะแอมโฟไลต์ก็สามารถทำปฏิกิริยากับไอออนไฮดรอกไซด์ที่มากเกินไป:

.

สมการไอออนิกสำหรับปฏิกิริยาเหล่านี้

ช 3 PO 4 + โอ้ H 2 PO 4 + H 2 O;
H 2 PO 4 + OH H PO 4 2 + H 2 O;
HPO 4 + OH PO 4 3 + H 2 O

ความสมดุลของปฏิกิริยาที่ผันกลับได้เหล่านี้จะถูกเลื่อนไปทางขวา เมื่อใช้สารละลายอัลคาไลมากเกินไป (เช่น NaOH) ปฏิกิริยาทั้งหมดนี้จะเกิดขึ้นแทบจะเปลี่ยนกลับไม่ได้ ดังนั้นสมการโมเลกุลจึงมักจะเขียนดังนี้:

H 3 PO 4р + NaOH р = NaH 2 PO 4р + H 2 O;
NaH 2 PO 4р + NaOH р = นา 2 HPO 4р;
นา 2 HPO 4р + NaOH р = นา 3 PO 4р + H 2 O

หากผลิตภัณฑ์เป้าหมายของปฏิกิริยาเหล่านี้คือโซเดียมฟอสเฟต สมการโดยรวมก็สามารถเขียนได้:
H 3 PO 4 + 3NaOH = นา 3 PO 4 + 3H 2 O.

ดังนั้นโมเลกุลของกรดฟอสฟอริกซึ่งเข้าสู่ปฏิกิริยาระหว่างกรดกับเบสสามารถบริจาคโปรตอนได้หนึ่ง สอง หรือสามตัวตามลำดับ ในกระบวนการที่คล้ายกัน โมเลกุลของกรดไฮโดรซัลไฟด์ (H 2 S) สามารถบริจาคโปรตอนได้หนึ่งหรือสองตัว และโมเลกุลของกรดไนตรัส (HNO 2) สามารถบริจาคโปรตอนได้เพียงตัวเดียวเท่านั้น ดังนั้นกรดเหล่านี้จึงจัดเป็น ไทรเบสิก ไดเบสิก และโมโนเบสิก

เรียกว่าลักษณะที่สอดคล้องกันของฐาน ความเป็นกรด

ตัวอย่างของเบสที่มีกรดเดียว ได้แก่ NaOH, KOH; ตัวอย่างของฐานไดแอซิด ได้แก่ Ca(OH) 2, Ba(OH) 2
กรดอ่อนที่แรงที่สุดยังสามารถทำปฏิกิริยากับไฮดรอกไซด์ไอออนซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเบสที่ไม่ละลายน้ำและแม้แต่ไฮดรอกไซด์แอมโฟเทอริก

c) ปฏิกิริยาของกรดอ่อนกับเบสอ่อน

ปฏิกิริยาเหล่านี้เกือบทั้งหมดสามารถย้อนกลับได้ ตามกฎทั่วไป สมดุลในปฏิกิริยาผันกลับได้จะเปลี่ยนไปทางกรดอ่อนกว่าและเบสอ่อนกว่า

ความเป็นกรดของกรด ความเป็นกรดของเบส
1. วาดแผนภาพกลไกของปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในสารละลายในน้ำระหว่างกรดฟอร์มิกกับสารต่อไปนี้: Fe 2 O 3, KOH และ Fe(OH) 3 ใช้แผนภาพเพื่อสร้างสมการไอออนิกและโมเลกุลสำหรับปฏิกิริยาเหล่านี้ (เตตระอะควอซิงค์ ไอออน) และ 3aq อค+ เอช 3 โอ .
4. ความสมดุลในสารละลายนี้จะเปลี่ยนไปในทิศทางใด ก) เมื่อเจือจางด้วยน้ำ b) เมื่อเติมสารละลายกรดแก่ลงไป

ก่อนจะพูดถึงคุณสมบัติทางเคมีของเบสและแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ เรามาทำความเข้าใจกันก่อนว่ามันคืออะไร

1) เบสหรือไฮดรอกไซด์พื้นฐาน ได้แก่ ไฮดรอกไซด์ของโลหะที่มีสถานะออกซิเดชัน +1 หรือ +2 เช่น สูตรที่เขียนเป็น MeOH หรือ Me(OH) 2 อย่างไรก็ตาม มีข้อยกเว้นอยู่ ดังนั้นไฮดรอกไซด์ Zn(OH) 2, Be(OH) 2, Pb(OH) 2, Sn(OH) 2 จึงไม่ใช่เบส

2) ไฮดรอกไซด์แอมโฟเทอริกรวมถึงไฮดรอกไซด์ของโลหะในสถานะออกซิเดชัน +3, +4 เช่นเดียวกับข้อยกเว้น ไฮดรอกไซด์ Zn(OH) 2, Be(OH) 2, Pb(OH) 2, Sn(OH) 2 เป็นข้อยกเว้น โลหะไฮดรอกไซด์ในสถานะออกซิเดชัน +4, นิ้ว งานสอบ Unified Stateไม่เกิดขึ้นจึงไม่ได้รับการพิจารณา

คุณสมบัติทางเคมีของเบส

พื้นที่ทั้งหมดแบ่งออกเป็น:

ให้เราจำไว้ว่าเบริลเลียมและแมกนีเซียมไม่ใช่โลหะอัลคาไลน์เอิร์ธ

นอกจากจะละลายได้ในน้ำแล้ว อัลคาลิสยังแยกตัวออกจากกันได้ดีในสารละลายที่เป็นน้ำ ในขณะที่เบสที่ไม่ละลายน้ำจะมีการแยกตัวในระดับต่ำ

ความแตกต่างของความสามารถในการละลายและความสามารถในการแยกตัวระหว่างอัลคาไลและไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำนี้ ทำให้เกิดความแตกต่างที่เห็นได้ชัดเจนในคุณสมบัติทางเคมีของพวกมัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งอัลคาไลเป็นสารประกอบที่มีฤทธิ์ทางเคมีมากกว่าและมักจะสามารถเกิดปฏิกิริยาที่เบสที่ไม่ละลายน้ำไม่ทำ

ปฏิกิริยาระหว่างเบสกับกรด

อัลคาลิสทำปฏิกิริยากับกรดทุกชนิด แม้แต่กรดที่อ่อนมากและไม่ละลายน้ำก็ตาม ตัวอย่างเช่น:

เบสที่ไม่ละลายน้ำจะทำปฏิกิริยากับกรดที่ละลายน้ำได้เกือบทั้งหมด แต่ไม่ทำปฏิกิริยากับกรดซิลิซิกที่ไม่ละลายน้ำ:

ควรสังเกตว่ามีทั้งฐานที่แข็งแกร่งและอ่อนแอด้วย สูตรทั่วไปประเภท Me(OH) 2 สามารถสร้างเกลือพื้นฐานได้โดยไม่มีกรด เช่น

ปฏิกิริยากับกรดออกไซด์

อัลคาลิสทำปฏิกิริยากับทุกคน กรดออกไซด์ในกรณีนี้เกลือและน้ำมักเกิดขึ้น:

ฐานที่ไม่ละลายน้ำสามารถทำปฏิกิริยากับกรดออกไซด์ที่สูงกว่าทั้งหมดที่สอดคล้องกับกรดเสถียรเช่น P 2 O 5, SO 3, N 2 O 5 เพื่อสร้างเกลือปานกลาง:

เบสที่ไม่ละลายน้ำประเภท Me(OH) 2 ทำปฏิกิริยาต่อหน้าน้ำที่มีคาร์บอนไดออกไซด์เพื่อสร้างเกลือพื้นฐานโดยเฉพาะ ตัวอย่างเช่น:

Cu(OH) 2 + CO 2 = (CuOH) 2 CO 3 + H 2 O

เนื่องจากความเฉื่อยเป็นพิเศษ เฉพาะเบสที่แข็งแกร่งที่สุดอย่างอัลคาลิสเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยากับซิลิคอนไดออกไซด์ ในกรณีนี้จะเกิดเกลือปกติขึ้น ปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นกับเบสที่ไม่ละลายน้ำ ตัวอย่างเช่น:

ปฏิกิริยาระหว่างเบสกับแอมโฟเทอริกออกไซด์และไฮดรอกไซด์

อัลคาไลทั้งหมดทำปฏิกิริยากับแอมโฟเทอริกออกไซด์และไฮดรอกไซด์ หากปฏิกิริยาเกิดขึ้นโดยการหลอมแอมโฟเทอริกออกไซด์หรือไฮดรอกไซด์กับอัลคาไลที่เป็นของแข็ง ปฏิกิริยานี้จะนำไปสู่การก่อตัวของเกลือที่ปราศจากไฮโดรเจน:

หากใช้สารละลายอัลคาไลในน้ำจะเกิดเกลือเชิงซ้อนของไฮดรอกโซ:

ในกรณีของอะลูมิเนียม ภายใต้การกระทำของอัลคาไลเข้มข้นที่มากเกินไป เกลือ Na 3 จะเกิดขึ้นแทนเกลือ Na:

ปฏิกิริยาระหว่างเบสกับเกลือ

เบสใดๆ จะทำปฏิกิริยากับเกลือใดๆ ก็ต่อเมื่อตรงตามเงื่อนไข 2 ประการพร้อมกันเท่านั้น

1) ความสามารถในการละลายของสารประกอบเริ่มต้น

2) การมีอยู่ของตะกอนหรือก๊าซในผลิตภัณฑ์ที่ทำปฏิกิริยา

ตัวอย่างเช่น:

ความคงตัวทางความร้อนของพื้นผิว

อัลคาไลทั้งหมด ยกเว้น Ca(OH) 2 มีความทนทานต่อความร้อนและละลายโดยไม่สลายตัว

เบสที่ไม่ละลายน้ำทั้งหมด รวมถึง Ca(OH) 2 ที่ละลายได้เล็กน้อย จะสลายตัวเมื่อถูกความร้อน ที่สุด อุณหภูมิสูงการสลายตัวของแคลเซียมไฮดรอกไซด์ – ประมาณ 1,000 o C:

ไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำมีอุณหภูมิการสลายตัวต่ำกว่ามาก ตัวอย่างเช่น คอปเปอร์ไฮดรอกไซด์ (II) สลายตัวแล้วที่อุณหภูมิสูงกว่า 70 o C:

คุณสมบัติทางเคมีของแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์

ปฏิกิริยาระหว่างแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์กับกรด

แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยากับกรดแก่:

ไฮดรอกไซด์โลหะแอมโฟเทอริกในสถานะออกซิเดชัน +3 เช่น ประเภท Me(OH) 3 อย่าทำปฏิกิริยากับกรดเช่น H 2 S, H 2 SO 3 และ H 2 CO 3 เนื่องจากเกลือที่อาจเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาดังกล่าวจะต้องถูกไฮโดรไลซิสแบบกลับไม่ได้ แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ดั้งเดิมและกรดที่เกี่ยวข้อง:

ปฏิกิริยาระหว่างแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์กับกรดออกไซด์

แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยากับ ออกไซด์ที่สูงขึ้นซึ่งสอดคล้องกับกรดคงตัว (SO 3, P 2 O 5, N 2 O 5):

ไฮดรอกไซด์โลหะแอมโฟเทอริกในสถานะออกซิเดชัน +3 เช่น ประเภท Me(OH) 3 ไม่ทำปฏิกิริยากับออกไซด์ที่เป็นกรด SO 2 และ CO 2

ปฏิกิริยาระหว่างแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์กับเบส

จากฐานนั้น แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์จะทำปฏิกิริยากับด่างเท่านั้น ในกรณีนี้หากใช้สารละลายอัลคาไลที่เป็นน้ำก็จะเกิดเกลือที่ซับซ้อนของไฮดรอกโซ:

และเมื่อแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ถูกหลอมรวมกับด่างที่เป็นของแข็งจะได้แอนะล็อกที่ปราศจากน้ำ:

ปฏิกิริยาระหว่างแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์กับออกไซด์พื้นฐาน

แอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยาเมื่อหลอมรวมกับออกไซด์ของโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท:

การสลายตัวด้วยความร้อนของแอมโฟเทอริกไฮดรอกไซด์

ไฮดรอกไซด์แอมโฟเทอริกทั้งหมดไม่ละลายในน้ำ และเช่นเดียวกับไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำใดๆ จะสลายตัวเมื่อถูกความร้อนให้เป็นออกไซด์และน้ำที่สอดคล้องกัน

หลังจากอ่านบทความนี้แล้ว คุณจะสามารถแยกสารออกเป็นเกลือ กรด และเบสได้ บทความนี้จะอธิบายว่า pH ของสารละลายคืออะไร และมีค่าเท่าใด คุณสมบัติทั่วไปมีกรดและเบส

ในแง่ง่ายๆกรดคืออะไรก็ได้ที่มี H และเบสคืออะไรก็ได้ที่มี OH แต่! ไม่เสมอไป หากต้องการแยกกรดออกจากเบส คุณต้อง... จำไว้! เสียใจ. เพื่อทำให้ชีวิตง่ายขึ้นอย่างน้อยก็ทางหนึ่ง เพื่อนของเราสามคน Arrhenius และ Brønsted และ Lowry ได้เสนอทฤษฎีสองข้อที่เรียกตามทฤษฎีเหล่านี้

เช่นเดียวกับโลหะและอโลหะ กรดและเบสเป็นการแบ่งแยกสารตามคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกัน ทฤษฎีแรกเกี่ยวกับกรดและเบสเป็นของ Arrhenius นักวิทยาศาสตร์ชาวสวีเดน กรดอาร์เรเนียสเป็นสารประเภทหนึ่งที่เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำ จะแยกตัวออก (สลายตัว) ทำให้เกิดไฮโดรเจนไอออนบวก H + ฐาน Arrhenius ในสารละลายในน้ำก่อตัวเป็น OH - แอนไอออน ทฤษฎีต่อไปถูกเสนอในปี 1923 โดยนักวิทยาศาสตร์ Bronsted และ Lowry ทฤษฎีเบรินสเตด-โลว์รีให้คำจำกัดความของกรดว่าเป็นสารที่สามารถให้โปรตอนในการทำปฏิกิริยาได้ (ไฮโดรเจนไอออนบวกเรียกว่าโปรตอนในปฏิกิริยา) เบสจึงเป็นสารที่สามารถรับโปรตอนในการทำปฏิกิริยาได้ ทฤษฎีที่เกี่ยวข้องในปัจจุบันคือทฤษฎีลูอิส

ทฤษฎีลิวอิสให้คำจำกัดความของกรดว่าเป็นโมเลกุลหรือไอออนที่สามารถรับคู่อิเล็กตรอนได้ จึงเกิดเป็นลูอิส adducts (สาร adduct คือสารประกอบที่เกิดจากการรวมตัวทำปฏิกิริยาสองตัวเข้าด้วยกันโดยไม่เกิดผลพลอยได้) ในเคมีอนินทรีย์

ตามกฎแล้ว คำว่ากรดหมายถึงกรดเบรินสเตด-โลว์รี ซึ่งก็คือสารที่สามารถให้โปรตอนได้ หากพวกเขาหมายถึงคำจำกัดความของกรดลิวอิส ในข้อความกรดดังกล่าวจะเรียกว่ากรดลิวอิส กฎเหล่านี้ใช้กับกรดและเบส

การแยกตัว

การแยกตัวเป็นกระบวนการสลายตัวของสารให้เป็นไอออนในสารละลายหรือละลาย ตัวอย่างเช่นการแยกตัวของกรดไฮโดรคลอริกคือการสลายตัวของ HCl เป็น H + และ Cl -

คุณสมบัติของกรดและเบส

เบสมักจะให้ความรู้สึกเหมือนสบู่ ในขณะที่กรดมักจะมีรสเปรี้ยว

เมื่อฐานทำปฏิกิริยากับแคตไอออนจำนวนมาก จะเกิดการตกตะกอน เมื่อกรดทำปฏิกิริยากับไอออน มักจะปล่อยก๊าซออกมา
กรดที่ใช้กันทั่วไป:

H 2 O, H 3 O +, CH 3 CO 2 H, H 2 SO 4, HSO 4 −, HCl, CH 3 OH, NH 3
ฐานที่ใช้กันทั่วไป:

OH − , H 2 O , CH 3 CO 2 − , H SO 4 − , SO 4 2 − , Cl −

กรดและเบสแก่และอ่อน

กรดแก่

กรดดังกล่าวที่แยกตัวออกจากน้ำอย่างสมบูรณ์ทำให้เกิดไฮโดรเจนไอออนบวก H + และแอนไอออน

ตัวอย่างของกรดแก่คือกรดไฮโดรคลอริก HCl:

HCl (สารละลาย) + H 2 O (l) → H 3 O + (สารละลาย) + Cl - (สารละลาย)

• ตัวอย่างของกรดแก่: HCl, HBr, HF, HNO 3, H 2 SO 4, HClO 4
• รายชื่อกรดแก่
• HCl - กรดไฮโดรคลอริก
• HBr - ไฮโดรเจนโบรไมด์
• HI - ไฮโดรเจนไอโอไดด์
• HNO 3 - กรดไนตริก

HClO 4 - กรดเปอร์คลอริก

H 2 SO 4 - กรดซัลฟิวริก

กรดอ่อน
= < 0,01M для вещества 0,1М

กรดแก่และกรดอ่อนสามารถแยกแยะได้โดยการวัดค่าการนำไฟฟ้าของสารละลาย: ค่าการนำไฟฟ้าขึ้นอยู่กับจำนวนไอออน ยิ่งกรดแรงเท่าไรก็ยิ่งแยกตัวออกจากกันมากขึ้น ดังนั้น ยิ่งกรดแรงเท่าไร ค่าการนำไฟฟ้าก็จะยิ่งสูงขึ้น

รายชื่อกรดอ่อน

• HF ไฮโดรเจนฟลูออไรด์
• H 3 PO 4 ฟอสฟอริก
• H 2 SO 3 ซัลเฟอร์
• เอช 2 เอส ไฮโดรเจนซัลไฟด์
• ถ่านหิน H 2 CO 3
• เอช 2 ซิโอ 3 ซิลิคอน

บริเวณที่แข็งแกร่ง

ฐานที่แข็งแกร่งจะแยกตัวออกจากน้ำอย่างสมบูรณ์:

NaOH (สารละลาย) + H 2 O ↔ NH 4

เบสแก่ได้แก่โลหะไฮดรอกไซด์ของกลุ่มที่หนึ่ง (อัลคาไลน์ โลหะอัลคาไล) และหมู่ที่สอง (อัลคาลิโนเทอร์รีน โลหะอัลคาไลน์เอิร์ท)

รายชื่อฐานที่แข็งแกร่ง

• NaOH โซเดียมไฮดรอกไซด์ (โซดาไฟ)
• KOH โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ (โปแตชกัดกร่อน)
• LiOH ลิเธียมไฮดรอกไซด์
• Ba(OH) 2 แบเรียมไฮดรอกไซด์
• Ca(OH) 2 แคลเซียมไฮดรอกไซด์ (ปูนขาว)

รากฐานที่อ่อนแอ

ในปฏิกิริยาย้อนกลับได้เมื่อมีน้ำจะเกิด OH - ไอออน:

NH 3 (สารละลาย) + H 2 O ↔ NH + 4 (สารละลาย) + OH - (สารละลาย)

ฐานที่อ่อนแอที่สุดคือแอนไอออน:

F - (สารละลาย) + H 2 O ↔ HF (สารละลาย) + OH - (สารละลาย)

รายชื่อฐานที่อ่อนแอ

• Mg(OH) 2 แมกนีเซียมไฮดรอกไซด์
• Fe(OH) 2 เหล็ก (II) ไฮดรอกไซด์
• สังกะสี(OH) 2 ซิงค์ไฮดรอกไซด์
• NH 4 OH แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์
• Fe(OH) 3 เหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์

ปฏิกิริยาของกรดและเบส

กรดแก่และเบสแก่

ปฏิกิริยานี้เรียกว่าการวางตัวเป็นกลาง: เมื่อปริมาณรีเอเจนต์เพียงพอที่จะแยกกรดและเบสออกได้อย่างสมบูรณ์ สารละลายที่ได้จะเป็นกลาง

ตัวอย่าง:
เอช 3 โอ + + OH - ↔ 2H 2 โอ

เบสอ่อนและกรดอ่อน

มุมมองทั่วไปปฏิกิริยา:
เบสอ่อน (สารละลาย) + H 2 O ↔ กรดอ่อน (สารละลาย) + OH - (สารละลาย)

เบสแก่และกรดอ่อน

เบสแยกตัวออกอย่างสมบูรณ์ กรดแยกตัวออกบางส่วน สารละลายที่ได้จะมีคุณสมบัติที่อ่อนแอของเบส:

HX (สารละลาย) + OH - (สารละลาย) ↔ H 2 O + X - (สารละลาย)

กรดแก่และเบสอ่อน

กรดแยกตัวออกอย่างสมบูรณ์ ส่วนเบสไม่แยกตัวออกอย่างสมบูรณ์:

การแยกตัวของน้ำ

การแยกตัวคือการแตกตัวของสารออกเป็นโมเลกุลที่เป็นส่วนประกอบ คุณสมบัติของกรดหรือเบสขึ้นอยู่กับสมดุลที่มีอยู่ในน้ำ:

H 2 O + H 2 O ↔ H 3 O + (สารละลาย) + OH - (สารละลาย)
เค ค = / 2
ค่าคงที่สมดุลของน้ำที่ t=25°: K c = 1.83⋅10 -6 ความเท่าเทียมกันต่อไปนี้ยังคงอยู่: = 10 -14 ซึ่งเรียกว่าค่าคงที่การแยกตัวของน้ำ สำหรับ น้ำสะอาด= = 10 -7 จากโดยที่ -lg = 7.0

ค่านี้(-lg) เรียกว่า pH - ศักยภาพของไฮโดรเจน ถ้ามีค่าพีเอช< 7, то вещество имеет кислотные свойства, если pH >7 แสดงว่าสารมีคุณสมบัติพื้นฐาน

วิธีการหาค่า pH

วิธีการใช้เครื่องมือ

อุปกรณ์พิเศษคือเครื่องวัดค่า pH เป็นอุปกรณ์ที่แปลงความเข้มข้นของโปรตอนในสารละลายให้เป็นสัญญาณไฟฟ้า

ตัวชี้วัด

สารที่เปลี่ยนสีในช่วง pH หนึ่งขึ้นอยู่กับความเป็นกรดของสารละลาย การใช้ตัวบ่งชี้หลายตัวจะทำให้คุณได้ผลลัพธ์ที่แม่นยำ

เกลือ

เกลือเป็นสารประกอบไอออนิกที่เกิดจากไอออนบวกที่ไม่ใช่ H+ และไอออนอื่นที่ไม่ใช่ O2-

ในสารละลายที่เป็นน้ำอ่อน เกลือจะแยกตัวออกจากกันโดยสิ้นเชิงเพื่อหาคุณสมบัติกรด-เบสของสารละลายเกลือ

มีความจำเป็นต้องพิจารณาว่าไอออนใดที่มีอยู่ในสารละลายและพิจารณาคุณสมบัติของพวกมัน: ไอออนที่เป็นกลางที่เกิดจากกรดและเบสแก่จะไม่ส่งผลต่อ pH: พวกมันจะไม่ปล่อยไอออน H + หรือ OH - ในน้ำ ตัวอย่างเช่น Cl -, NO - 3, SO 2- 4, Li +, Na +, K +

แอนไอออนที่เกิดจากกรดอ่อนแสดงคุณสมบัติเป็นด่าง (F -, CH 3 COO -, CO 2- 3) ไม่มีไอออนบวกที่มีคุณสมบัติเป็นด่าง

แคตไอออนทั้งหมดยกเว้นโลหะของกลุ่มที่หนึ่งและสองมีคุณสมบัติเป็นกรด

สารละลายบัฟเฟอร์

• สารละลายที่รักษา pH ไว้เมื่อมีการเติมกรดแก่หรือเบสแก่ในปริมาณเล็กน้อย ส่วนใหญ่ประกอบด้วย:
• ส่วนผสมของกรดอ่อน เกลือที่สอดคล้องกัน และเบสอ่อน

เบสอ่อน เกลือที่สอดคล้องกัน และกรดแก่

• ในการเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์ที่มีความเป็นกรดจำเป็นต้องผสมกรดหรือเบสอ่อนกับเกลือที่เหมาะสมโดยคำนึงถึง:
• ช่วง pH ที่สารละลายบัฟเฟอร์จะมีประสิทธิผล
• ความจุของสารละลาย - ปริมาณของกรดแก่หรือเบสแก่ที่สามารถเติมได้โดยไม่ส่งผลต่อ pH ของสารละลาย

ไม่ควรมีปฏิกิริยาที่ไม่พึงประสงค์ที่สามารถเปลี่ยนองค์ประกอบของสารละลายได้

ทดสอบ:
ค่าคงที่ของไฮโดรไลซิสเท่ากับอัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ของความเข้มข้น

ผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิสจนถึงความเข้มข้นของเกลือที่ไม่ไฮโดรไลซ์ตัวอย่างที่ 1

คำนวณระดับการไฮโดรไลซิสของ NH 4 Clสารละลาย:

จากตาราง เราจะพบ Kd(NH 4 OH) = 1.8∙10 -3 จากตรงนี้

Kγ=Kv/Kd k = =10 -14 /1.8∙10 -3 = 5.56∙10 -10 .ตัวอย่างที่ 2

คำนวณระดับการไฮโดรไลซิสของ NH 4 Cl คำนวณระดับไฮโดรไลซิสของ ZnCl 2 ทีละขั้นตอนในสารละลาย 0.5 Mสมการไอออนิก

การไฮโดรไลซิสของ Zn 2 + H 2 O ZnOH + + H +

Kd ZnOH +1=1.5∙10 -9 ; hγ=√(Kv/[Kd ฐาน ∙Cm]) = 10 -14 /1.5∙10 -9 ∙0.5=0.36∙10 -2 (0.36%)ตัวอย่างที่ 3

คำนวณระดับการไฮโดรไลซิสของ NH 4 Clก) โพแทสเซียมไซยาไนด์ KCN คือเกลือของกรดโมโนบาซิกอ่อน (ดูตารางที่ 1 ของภาคผนวก) HCN และ KOH เบสแก่ เมื่อละลายในน้ำ โมเลกุล KCN จะแยกตัวออกเป็น K + ไอออนบวก และ CN - แอนไอออนโดยสิ้นเชิง K + แคตไอออนไม่สามารถจับ OH - ไอออนของน้ำได้ เนื่องจาก KOH เป็นอิเล็กโทรไลต์ที่แรง CN - แอนไอออนจับกับ H + ไอออนของน้ำ ก่อตัวเป็นโมเลกุลของอิเล็กโทรไลต์ HCN ที่อ่อนแอ เกลือจะถูกไฮโดรไลซ์ที่ไอออน สมการไอออนิก-โมเลกุลการไฮโดรไลซิส

CN - + H 2 O HCN + OH -

หรืออยู่ในรูปโมเลกุล

KCN + H 2 O HCN + KOH

จากการไฮโดรไลซิส OH - ไอออนส่วนเกินจะปรากฏในสารละลาย ดังนั้นสารละลาย KCN จึงมีปฏิกิริยาอัลคาไลน์ (pH > 7)

b) โซเดียมคาร์บอเนต Na 2 CO 3 เป็นเกลือของกรดโพลีบาซิกอ่อนและเบสแก่ ในกรณีนี้แอนไอออนของเกลือ CO 3 2 ซึ่งจับกับไฮโดรเจนไอออนของน้ำก่อตัวเป็นไอออนของเกลือกรด HCO - 3 และไม่ใช่โมเลกุล H 2 CO 3 เนื่องจากไอออน HCO - 3 แยกตัวออกยากกว่ามาก เอช 2 โค 3 โมเลกุล ภายใต้สภาวะปกติ การไฮโดรไลซิสจะเกิดขึ้นในระยะแรก เกลือจะถูกไฮโดรไลซ์ที่ไอออน สมการไฮโดรไลซิสไอออนิก-โมเลกุล

คาร์บอนไดออกไซด์ 2-3 +H 2 O HCO - 3 +OH -

หรืออยู่ในรูปโมเลกุล

นา 2 CO 3 + H 2 O NaHCO 3 + NaOH

ไอออน OH - ส่วนเกินจะปรากฏในสารละลาย ดังนั้นสารละลาย Na 2 CO 3 จึงมีปฏิกิริยาอัลคาไลน์ (pH > 7)

c) ซิงค์ซัลเฟต ZnSO 4 เป็นเกลือของกรดโพลีแอซิดอ่อน Zn(OH) 2 และกรดแก่ H 2 SO 4 ในกรณีนี้ Zn + แคตไอออนจับกับไฮดรอกซิลไอออนของน้ำ กลายเป็นแคตไอออนของเกลือหลัก ZnOH + การก่อตัวของโมเลกุล Zn(OH) 2 จะไม่เกิดขึ้น เนื่องจาก ZnOH + ไอออนแยกตัวออกได้ยากกว่าโมเลกุลของ Zn(OH) 2 มาก ภายใต้สภาวะปกติ การไฮโดรไลซิสจะเกิดขึ้นในระยะแรก เกลือจะไฮโดรไลซ์เป็นไอออนบวก สมการไฮโดรไลซิสไอออนิก-โมเลกุล

สังกะสี 2+ + H 2 O สังกะสี + + H +

หรืออยู่ในรูปโมเลกุล

2ZnSO 4 + 2H 2 O (ZnOH) 2 SO 4 + H 2 SO 4

ไอออนไฮโดรเจนส่วนเกินปรากฏในสารละลาย ดังนั้นสารละลาย ZnSO 4 จึงมีปฏิกิริยาเป็นกรด (pH< 7).

ตัวอย่างที่ 4ผลิตภัณฑ์ใดบ้างที่เกิดขึ้นเมื่อผสมสารละลาย A1(NO 3) 3 และ K 2 CO 3 เขียนสมการไอออน-โมเลกุลและโมเลกุลสำหรับปฏิกิริยา

สารละลาย.เกลือ A1(NO 3) 3 ถูกไฮโดรไลซ์โดยไอออนบวก และ K 2 CO 3 โดยไอออน:

A1 3+ + H 2 O A1OH 2+ + H +

คาร์บอนไดออกไซด์ 2-3 + H 2 O NSO - s + โอ้ -

หากสารละลายของเกลือเหล่านี้อยู่ในภาชนะเดียวกัน การไฮโดรไลซิสของเกลือแต่ละชนิดจะเพิ่มขึ้นร่วมกัน เนื่องจากไอออนของ H + และ OH - ก่อตัวเป็นโมเลกุลของอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ H 2 O ในกรณีนี้ สมดุลของไฮโดรไลติกจะเปลี่ยนเป็น ทางด้านขวาและการไฮโดรไลซิสของเกลือแต่ละชนิดที่นำมาจะเสร็จสิ้นด้วยการก่อตัว A1(OH) 3 และ CO 2 (H 2 CO 3) สมการไอออน-โมเลกุล:

2A1 3+ + สซโอ 2- 3 + สังกะสี 2 O = 2A1(OH) 3 + ZSO 2

สมการโมเลกุล: 3SO 2 + 6KNO 3

2A1(หมายเลข 3) 3 + ZK 2 CO 3 + ZN 2 O = 2A1(OH) 3

กรด คุณสมบัติ และเบสทั้งหมดแบ่งออกเป็นแบบเข้มข้นและแบบอ่อน แต่อย่ากล้าสับสนกับความเข้มข้นของแนวคิด เช่น "กรดแก่" หรือ "เบสแก่" ตัวอย่างเช่น คุณไม่สามารถสร้างสารละลายเข้มข้นของกรดอ่อนหรือสารละลายเจือจางของเบสแก่ได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อกรดไฮโดรคลอริกละลายในน้ำ จะทำให้โมเลกุลของน้ำทั้งสองโมเลกุลมีโปรตอนคนละ 1 ตัว

เมื่อมันเกิดขึ้น ปฏิกิริยาเคมีในไฮโดรเนียมไอออน ไฮโดรเจนไอออนจับกับโมเลกุลของน้ำอย่างแน่นหนา ปฏิกิริยาจะดำเนินไปจนกว่ารีเอเจนต์จะหมดลง น้ำของเราในกรณีนี้มีบทบาทเป็นฐานเนื่องจากได้รับโปรตอนจากกรดไฮโดรคลอริก กรดที่แยกตัวออกจากสารละลายในน้ำอย่างสมบูรณ์เรียกว่ากรดเข้มข้น

เมื่อเราทราบความเข้มข้นเริ่มต้นของกรดแก่ ในกรณีนี้ การคำนวณความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนและคลอไรด์ไอออนในสารละลายก็ไม่ใช่เรื่องยาก ตัวอย่างเช่น หากคุณละลายกรดไฮโดรคลอริกที่เป็นก๊าซ 0.2 โมลในน้ำ 1 ลิตร ความเข้มข้นของไอออนหลังการแยกตัวจะเท่ากันทุกประการ

ตัวอย่างของกรดแก่:

1) HCl - กรดไฮโดรคลอริก
2) HBr—ไฮโดรเจนโบรไมด์;
3) HI—ไฮโดรเจนไอโอไดด์;
4) HNO3 - กรดไนตริก;
5) HClO4 - กรดเปอร์คลอริก;
6) H2SO4 คือกรดซัลฟิวริก

กรดที่รู้จักทั้งหมด (ยกเว้นกรดซัลฟิวริก) จะแสดงอยู่ในรายการด้านบนและเป็นกรดโมโนโพรติก เนื่องจากอะตอมของพวกมันบริจาคโปรตอนหนึ่งตัวต่อโปรตอน โมเลกุลของกรดซัลฟิวริกสามารถบริจาคโปรตอนสองตัวได้อย่างง่ายดาย ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมกรดซัลฟิวริกจึงมีไดโพรติก

เบสแก่ประกอบด้วยอิเล็กโทรไลต์ซึ่งแยกตัวออกจากสารละลายในน้ำจนกลายเป็นไฮดรอกไซด์ไอออน

เช่นเดียวกับกรด การคำนวณความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออนนั้นง่ายมากหากคุณทราบความเข้มข้นเริ่มต้นของสารละลาย ตัวอย่างเช่น สารละลาย NaOH ที่มีความเข้มข้น 2 โมล/ลิตร จะแยกตัวออกเป็นไอออนที่มีความเข้มข้นเท่ากัน

กรดอ่อน ฐานและคุณสมบัติ

สำหรับกรดอ่อนนั้นจะไม่แยกตัวออกทั้งหมดนั่นคือบางส่วน มันง่ายมากที่จะแยกแยะระหว่างกรดแก่และกรดอ่อน: หากตารางอ้างอิงถัดจากชื่อของกรดแสดงค่าคงที่ แสดงว่ากรดนี้จะอ่อน หากไม่ได้รับค่าคงที่แสดงว่ากรดนี้มีความแข็งแรง

ฐานที่อ่อนแอยังทำปฏิกิริยากับน้ำได้ดีเพื่อสร้างระบบสมดุล กรดอ่อนยังมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าคงที่การแยกตัวของพวกมัน K