7.2.1: Arrhenius Acizi și Baze

În Arrhenius model, un acid este definit ca un compus care disociază atunci când este dizolvat în apă pentru a produce un proton (H+) și negativ-încărcat de ion (un anion). De fapt, protonii goi (H+) nu se plimbă în soluție. Ei se asociază întotdeauna cu cel puțin una, și mai probabil mai multe molecule de apă.,127 în general, chimiștii folosesc o prescurtare pentru această situație, fie referindu-se la H+ în soluție apoasă ca un ion de hidroniu (notat ca H3O+) sau chiar mai simplu ca H+, dar nu uitați, aceasta este o mână scurtă., Un exemplu de o Arrhenius acid reacția este:

HCl(g) + H2O ⇄ H3O+ (aq) + Cl– (aq)

sau, mai simplu (și mai adevărat cu originalul teorie):

HCl(g) ⇄ H+ (aq) + Cl– (aq) sau HCl(aq)

Dar acest lucru este într-adevăr destul de un mod ciudat de a prezenta situația reală, deoarece molecula de HCl nu interacționează cu o singură moleculă de apă, ci mai degrabă interacționează cu apa ca solvent. Când gazul de acid clorhidric(HCl) este dizolvat în apă, acesta se disociază aproape complet în H+(aq) și Cl–(AQ)., Pentru toate intențiile și scopurile, nu există molecule de HCl în soluție. O soluție apoasă de HCl este cunoscută sub numele de acid clorhidric, care o deosebește de gaz, acid clorhidric. Această disociere completă este o caracteristică a acizilor puternici, dar nu toți acizii sunt puternici!

o bază Arrhenius este definită ca un compus care generează ioni de hidroxid (–OH) atunci când este dizolvat în apă., Cele mai comune exemple de Arrhenius baze sunt Grupa I (metale alcaline) hidroxizi, cum ar fi hidroxid de sodiu:

NaOH(s) + H2O ⇄ Na+(aq) + OH(aq) sau NaOH(aq)

din Nou, aceasta este o reacție a sistemului care implică atât NaOH și apă în stare lichidă. Procesul de formare a unei soluții de hidroxid de sodiu este la fel ca cea implicate în interacțiunea dintre clorura de sodiu (NaCl) și apă: ioni (Na+ și OH) separate și sunt solvated (înconjurat) de către moleculele de apă.,

Cum vom vedea în scurt timp, unii acizi (acizi și baze) nu ioniza complet; unele molecule de acid rămân intacte când se dizolvă în apă. Când se întâmplă acest lucru, folosim săgeți cu două capete ⇌ pentru a indica faptul că reacția este reversibilă și ambii reactanți și produse sunt prezente în același amestec de reacție. Vom avea mult mai multe de spus despre durata și direcția unei reacții în capitolul următor. Deocamdată, este suficient să înțelegem că reacțiile acido–bazice (de fapt, toate reacțiile) sunt reversibile la nivel molecular., Cu toate acestea, în cazul acizilor și bazelor simple Arrhenius, putem presupune că reacția se desfășoară aproape exclusiv spre dreapta.

o reacție acido–bazică Arrhenius apare atunci când un acid dizolvat (apos) și o bază dizolvată (apoasă) sunt amestecate împreună. Produsul unei astfel de reacții este de obicei declarat a fi o sare plus apă, iar reacția este adesea numită reacție de neutralizare: acidul neutralizează baza și invers., Ecuația poate fi scrisă astfel:

HCl(aq) + NaOH(aq) ⇄ H2O(l) + NaCl(aq)

Când reacția este scris în această formă moleculară este destul de dificil de a vedea ce se întâmplă de fapt., Dacă vom rescrie ecuația pentru a arăta toate speciile implicate, și presupune că numărul de HCl și NaOH molecule sunt egale, obținem:

H+(aq) + Cl–(aq) + Na+(aq) + OH(aq) ⇄ H2O(l) + Na+(aq) + Cl–(aq) Na+(aq) și Cl–(aq)

apar pe ambele părți ale ecuației; ele sunt neschimbate și nu reacționează (acestea sunt adesea numite spectator ioni pentru că ei nu participă la reacție)., Singura reacție reală care apare este formarea apei: H + (aq) + –OH(aq) ⇄ H2O(l)

formarea apei (nu formarea unei sare) este semnătura unei reacții acido-bazice Arrhenius. Un număr de comune acizi tari, inclusiv acid clorhidric (HCl), acid sulfuric (H2SO4) și acid azotic (HNO3), reacționează cu o bază tare cum ar fi NaOH sau KOH (care, la fel ca acizi tari, disociază complet în apă) pentru a produce apă.,

astfel de reacții acido–bazice sunt întotdeauna exoterme și putem măsura schimbarea temperaturii și putem calcula schimbarea entalpiei corespunzătoare (ΔH) pentru reacție. Indiferent de acidul puternic sau baza puternică pe care o alegeți, schimbarea entalpiei este întotdeauna aceeași (aproximativ 58 kJ/mol de H2O produs)., Acest lucru este pentru că numai în concordanță net reacție care are loc într-o soluție de acid tare și o bază tare este:

H+ (aq) + OH (aq) ⇄ H2O(l)

Un alt factor de remarcat este faptul că nivelul general de reacție implică o nouă legătură fiind format între protoni (H+) și oxigen de hidroxid (OH.) Are sens că ceva cu o sarcină pozitivă ar fi atras de (și legătura cu) o specie încărcată negativ (deși ar trebui să vă amintiți de ce Na+ și Cl-nu se combină pentru a forma clorură de sodiu solidă în soluție apoasă.,) Dacă se formează sau nu legături depinde de natura exactă a sistemului și de modificările entalpiei și entropiei care sunt asociate cu schimbarea. Vom reveni la această idee mai târziu în capitolul 8.

---