Er zijn honderden voorbeelden van zuren en basen die in alle takken van de chemie te vinden zijn, maar die als geheel zijn onderverdeeld in twee grote families: anorganisch en organisch. Anorganische zuren staan meestal bekend als minerale zuren, die worden gekenmerkt doordat ze bijzonder sterk zijn in vergelijking met organische zuren.
Onder zuren en basen worden stoffen verstaan die respectievelijk een zure of saponachtige smaak hebben. Beide zijn bijtend, hoewel het woord 'bijtend' vaak wordt gebruikt voor sterke basen. Kortom: ze verbranden en corroderen de huid als ze deze aanraken. Zijn kenmerken in oplosmiddelhoudende media hebben door de geschiedenis heen geleid tot een reeks definities.
Gedrag van zuren en basen indien opgelost in water. Bron: Gabriel Bolívar.
De onderstaande afbeelding toont het algemene gedrag van zuren en basen wanneer ze worden toegevoegd of opgelost in een glas water. Zuren produceren oplossingen met pH-waarden lager dan 7 vanwege hydroniumionen, H 3 O + ; terwijl de basen oplossingen produceren met een pH boven 7 vanwege de hydroxyl (of hydroxyl) ionen, OH - .
Als we zoutzuur, HCl (rode druppel), aan het glas toevoegen, worden er H 3 O + en Cl - ionen gehydrateerd. Anderzijds, als we het experiment herhalen met natriumhydroxide, NaOH (paars drop), hebben wij OH - en Na + -ionen .
Definities
De steeds meer bestudeerde en begrepen kenmerken van zuren en basen hebben meer dan één definitie voor deze chemische verbindingen opgeleverd. Onder deze definities hebben we die van Arrhenius, die van Bronsted-Lowry en tenslotte die van Lewis. Alvorens de voorbeelden te noemen, is het noodzakelijk hier duidelijk over te zijn.
Arrhenius
Volgens Arrhenius zijn zuren en basen die, wanneer ze in water worden opgelost, respectievelijk H 3 O + of OH - ionen produceren . Dat wil zeggen, de afbeelding vertegenwoordigt deze definitie al. Op zichzelf negeert het echter enkele zuren of basen die te zwak zijn om dergelijke ionen te produceren. Dit is waar de Bronsted-Lowry-definitie om de hoek komt kijken.
Bronsted-Lowry
Bronsted-Lowry-zuren zijn zuren die H + -ionen kunnen afstaan , en basen zijn die zuren die deze H + accepteren . Als een zuur heel gemakkelijk zijn H + afstaat , betekent dit dat het een sterk zuur is. Hetzelfde gebeurt met de basen, maar accepteren H + .
We hebben dus sterke of zwakke zuren en basen, en hun krachten worden gemeten in verschillende oplosmiddelen; vooral in water, waaruit de bekende pH-eenheden worden bepaald (0 tot 14).
Daarom zal een sterk zuur HA zijn H + volledig aan water afstaan in een reactie zoals:
HA + H 2 O => A - + H 3 O +
Waar A - de geconjugeerde base van HA is. Vandaar dat het H 3 O + aanwezig in het glas met zure oplossing hier vandaan komt .
Ondertussen zal een zwakke base B het water deprotoneren om zijn respectievelijke H + te krijgen :
B + H 2 O <=> HB + OH -
Waar HB het geconjugeerde zuur is van B. Dit is het geval voor ammoniak, NH 3 :
NH 3 + H 2 O <=> NH 4 + + OH -
Een zeer sterke base kan OH-ionen direct afstaan - zonder dat u hoeft te reageren met water; net als NaOH.
Lewis
Ten slotte zijn Lewis-zuren degenen die elektronen winnen of accepteren, en Lewis-basen zijn degenen die elektronen doneren of verliezen.
De Bronsted-Lowry-base NH 3 is bijvoorbeeld ook een Lewis-base, aangezien het stikstofatoom een H + accepteert door zijn paar vrije elektronen (H 3 N: H + ) eraan te doneren . Dat is de reden waarom de drie definities niet met elkaar oneens zijn, maar eerder met elkaar verweven zijn en helpen bij het bestuderen van zuurgraad en basiciteit in een breder spectrum van chemische verbindingen.
Voorbeelden van zuren
Nadat de definities zijn verduidelijkt, wordt hieronder een reeks zuren met hun respectieve formules en namen vermeld:
-HF: fluorwaterstofzuur
-HBr: broomwaterstofzuur
-HI: joodwaterstofzuur
-H 2 S: waterstofsulfide
-H 2 Se: seleenzuur
-H 2 Te: tellurwaterzuur
Dit zijn binaire zuren, ook wel hydraciden genoemd, waartoe het eerder genoemde zoutzuur, HCl, behoort.
-HNO 3 : salpeterzuur
-HNO 2 : salpeterig zuur
-HNO: hyponitrous zuur
-H 2 CO 3 : koolzuur
-H 2 CO 2 : koolstofhoudend zuur, dat eigenlijk beter bekend is onder de naam mierenzuur, HCOOH, het eenvoudigste organische zuur van allemaal
-H 3 PO 4 : fosforzuur
-H 3 PO 3 of H 2 : fosforigzuur, een HP bond
-H 3 PO 2 of H: hypofosforig zuur, met twee HP-bindingen
-H 2 SO 4 : zwavelzuur
-H 2 SO 3 : zwavelig zuur
-H 2 S 2 O 7 : zwavelzuur
-HIO 4 : perjoodzuur
-HIO 3 : jodiumzuur
-HIO 2 : jodiumzuur
-HIO: hypojoodzuur
-H 2 CrO 4 : chroomzuur
-HMnO 4 : mangaanzuur
-CH 3 COOH: azijnzuur (azijn)
CH 3 SO 3 H: methaansulfonzuur
Al deze zuren, behalve mierenzuur en de laatste twee, staan bekend als oxaciden of ternaire zuren.
Andere:
-AlCl 3 : aluminiumchloride
-FeCl 3 : ijzerchloride
-BF 3 : boortrifluoride
-Metaalkationen opgelost in water
-Carbocations
-H (CHB 11 Cl 11 ): superzuur carboraan
- FSO 3 H: fluorsulfonzuur
- HSbF 6 : fluorantimoonzuur
- FSO 3 H SbF 5 : magisch zuur
De laatste vier voorbeelden vormen de angstaanjagende superzuren; verbindingen die bijna elk materiaal kunnen desintegreren door het gewoon aan te raken. AlCl 3 is een voorbeeld van Lewis-zuur, aangezien het metaalcentrum van aluminium elektronen kan opnemen vanwege zijn elektronische tekortkoming (het voltooit zijn valentie-octet niet).
Voorbeelden van bases
Onder de anorganische basen hebben we metaalhydroxiden, zoals natriumhydroxide, en enkele moleculaire hydriden, zoals ammoniak die al zijn genoemd. Hier zijn andere voorbeelden van bases:
-KOH: kaliumhydroxide
-LiOH: lithiumhydroxide
-RbOH: rubidiumhydroxide
-CsOH: cesiumhydroxide
-FrOH: francium hydroxide
-Be (OH) 2 : berylliumhydroxide
-Mg (OH) 2 : magnesiumhydroxide
-Ca (OH) 2 : calciumhydroxide
-Sr (OH) 2 : strontiumhydroxide
-Ba (OH) 2 : bariumhydroxide
-Ra (OH) 2 : radiohydroxide
-Fe (OH) 2 : ijzer ( II ) hydroxide
-Fe (OH) 3 : ijzer (III) hydroxide
-Al (OH) 3 : aluminiumhydroxide
-Pb (OH) 4 : loodhydroxide
-Zn (OH) 2 : zinkhydroxide
-Cd (OH) 2 : cadmiumhydroxide
-Cu (OH) 2 : koper ( II ) hydroxide
-Ti (OH) 4 : titaanhydroxide
-PH 3 : fosfine
-AsH 3 : arsine
-NaNH 2 : natriumamide
- C 5 H 5 N: pyridine
- (CH 3 ) N: trimethylamine
- C 6 H 5 NH 2 : fenylamine of aniline
-NaH: natriumhydride
-KH: kaliumhydride
-Carbaniones
-Li 3 N: lithiumnitride
-Alkoxiden
- 2 NLi: lithiumdiisopropylamide
-Diethynylbenzeenanion: C 6 H 4 C 4 2- (de sterkste base die tot nu toe bekend is)
Referenties
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemie (8e ed.). CENGAGE Leren.
- Shiver & Atkins. (2008). Anorganische scheikunde. (Vierde druk). Mc Graw Hill.
- Naomi Hennah. (10 oktober 2018). Hoe zuren, basen en zouten te leren. Hersteld van: edu.rsc.org
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 augustus 2019). Formules van gewone zuren en basen. Hersteld van: thoughtco.com
- David Wood. (2019). Vergelijking van gewone zuren en basen. Studie. Hersteld van: study.com
- Ross Pomeroy. (2013, 23 augustus). De sterkste zuren ter wereld: zoals vuur en ijs. Hersteld van: realclearscience.com
- Wikipedia. (2019). Diethynylbenzeen dianion. Hersteld van: en.wikipedia.org