ΟΞΕΑ ΒΑΣΕΙΣ ΑΛΑΤΑ ΟΞΕΙΔΙΑ

Χημεία οξέων και βάσεων Αντιδράσεις κατά τις οποίες κατιόντα, ανιόντα ή ζεύγη ηλεκτρονίων μεταφέρονται από «μόριο» σε «μόριο» θεωρούνται «εν τη ευρεία έννοια» ως αντιδράσεις οξέων και βάσεων. Πρέπει να τονισθεί εξαρχής ότι δεν υπάρχει γενική συμφωνία για τους καταλληλότερους ορισμούς των όρων οξύ και βάση, ούτε υφίσταται ορισμός που να περιλαμβάνει όλες τις περιπτώσεις.

ΛΙΓΗ ΙΣΤΟΡΙΑ

Θεωρίες οξέων και βάσεων Από τους πρώτους χημικούς που προσπάθησαν να εξηγήσουν τι είναι αυτό που κάνει μία ουσία όξινη ήταν ο A. Lavoisier. Έτσι, το 1797 πρότεινε ότι απαραίτητο συστατικό ενός οξέος είναι το οξυγόνο (οξυγόνο: από τις ελληνικές λέξεις οξύ και γίγνομαι)

Θεωρίες οξέων και βάσεων Όμως το 1898, ανακαλύφθηκε από τον Humphry Davy óτι το υδροχλωρικό οξύ (χλωρίδιο του υδρογόνου, HCl) διαλυόμενο σε νερό δίνει όξινη αντίδραση χωρίς να περιέχει οξυγόνο.

Οξέα και βάσεις κατά Arrhenius Για πρώτη φορά, τόσο η οξύτητα όσο και η βασικότητα ενός διαλύματος εξηγήθηκε το 1884 από το Σουηδό χημικό S. Arrhenius Η συνεισφορά του στη χημική κινητική και τα ηλεκτρολυτικά διαλύματα υπήρξε σημαντική. Από τους πρώτους που υπέθεσαν ότι η ζωή στη γη έχει έρθει από άλλο πλανήτη. Μια θεωρία γνωστή πλέον ως Πανσπερμία Τιμήθηκε το 1903 με το Νόμπελ Χημείας. 1859-1927

Σύμφωνα με τη θεωρία του Arrhenius Ως οξύ καθορίζεται το «μόριο» το οποίο περιέχει υδρογόνο και σε υδατικό διάλυμα διίσταται προς Η+. Ως βάση καθορίζεται το «μόριο» το οποίο περιέχει υδροξύλιο και σε υδατικό διάλυμα διίσταται προς ΟΗ- Η διάσταση μπορεί να είναι πλήρης ή μερική και είναι ανεξάρτητη από την ύπαρξη ηλεκτρικού πεδίου. Το συνολικό φορτίο των θετικών ιόντων είναι ίσο με των αρνητικών, ώστε το διάλυμα που προκύπτει είναι ηλεκτρικά ουδέτερο. Όταν οξύ αναμιχθεί με βάση, επέρχεται εξουδετέρωση. Προϊόντα της εξουδετέρωσης είναι τα άλατα και το νερό

Η αντίδραση της εξουδετέρωσης μπορεί να γραφεί: Η+ + ΟΗ- → Η20 Στην πραγματικότητα σε υδατικό διάλυμα «γυμνά» πρωτόνια (Η+) δεν υπάρχουν. Είναι πάντοτε ενωμένα με μόρια νερού, υπό τη μορφή του υδρονίου (ή οξωνίου) Η3Ο+, που έχει δομή πυραμιδική. Σχηματικά η κατανομή του φορτίου στο Η3Ο+

Έτσι η λεγόμενη διάσταση των οξέων είναι ουσιαστικά μεταφορά πρωτονίου από την ουσία που υφίσταται τη «διάσταση» στο νερό. Χάρη συντομίας χρησιμοποιούνται πολλές φορές τα σύμβολα Η+ ή Η(aq) Σε υδατικά διαλύματα και το ΟΗ- ενώνεται επίσης με υδρογονικούς δεσμούς με τρία μόρια Η2Ο. Η θεωρία του Arrhenius περιορίζει την έννοια των οξέων και βάσεων σε υδατικά διαλύματα και εξαιρεί τις αντιδράσεις που λαμβάνουν χώρα σε αέρια ή στερεά κατάσταση καθώς και σε μη υδατικά διαλύματα. Δεν μελετά επίσης ενώσεις που δεν περιέχουν Η+ άλλά φέρονται σαν οξέα (π.χ. BCl3), ή δεν περιέχουν ΟΗ- αλλά είναι βάσεις (π.χ. ΝΗ3).

Οξέα και βάσεις κατά Brönsted Lowry To 1932 οι Brönsted και Lowry πρότειναν ότι: Οξύ είναι ουσία που μπορεί να δώσει ένα ή περισσότερα πρωτόνια και βάση είναι η ουσία που μπορεί να δεχθεί ένα ή περισσότερα πρωτόνια. το 1923 ο G.N. Lewis είχε προτείνει: Οξύ είναι ουσία που μπορεί να δεχθεί ζεύγος ηλεκτρονίων (δέκτης) και βάση είναι ουσία που μπορεί να συνεισφέρει ζεύγος ηλεκτρονίων (δότης). (ο ορισμός αυτός εμπεριέχει όλες τις προηγούμενες θεωρίες)

Τα οξέα και οι βάσεις στη ζωή μας Τα οξέα και οι βάσεις είναι μια μεγάλη κατηγορία ενώσεων, με ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους χημικούς και τους βιοχημικούς. Στη βιομηχανία, τα οξέα και οι βάσεις βρίσκουν πολλές εφαρμογές όπως: Το θειικό οξύ (H2SO4) ή βιτριόλι Ένα από τα πιο σημαντικά χημικά. Χρησιμοποιείται στη βιομηχανία συνθετικών ινών, στα χρώματα και στις βαφές, στον καθαρισμό των προϊόντων πετρελαίου κλπ

Τα οξέα και οι βάσεις στη ζωή μας Ή το υδροξείδιο του νατρίου ή καυστική σόδα ή NaOH (εδώ σε υδατικό διάλυμα). Χρησιμοποιείται στη βιομηχανία παραγωγής χαρτιού, απορρυπαντικών κλπ Na+ ΟΗ-

Τα οξέα στη ζωή μας Οξέα υπάρχουν στο φαγητό μας και είμαστε συνηθισμένοι στην γεύση τους (ξινή γεύση). Το ξύδι περιέχει 3% οξικό οξύ, τα πορτοκάλια και τα λεμόνια έχουν κιτρικό οξύ, το κρασί ταρταρικό οξύ, η ασπιρίνη το σαλικυλικό οξύ Acids are sour or tart: vinegar, lemon and orange juice, wine, aspirin.

Τα οξέα στη ζωή μας Οξύ υπάρχει και στη φύση, όπως τα σύννεφα θειικού οξέος στην Αφροδίτη Οξύ υπάρχει και στο στομάχι μας και είναι το υδροχλωρικό οξύ (HCl)

Οι βάσεις στη ζωή μας Η αλκαλική γεύση δεν μας αρέσει ιδιαίτερα. Παρόλα αυτά σε πολλούς ανθρώπους αρέσει η γεύση της καφεΐνης και της νικοτίνης που είναι αλκαλοειδή (βάσεις που στο μόριο τους περιέχουν άζωτο), της κινίνης (tonic water). Βάσεις χρησιμοποιούμε όταν έχουμε «κάψιμο» στο στομάχι. Τα απορρυπαντικά περιέχουν βάσεις. Το υδροξείδιο του νατρίου, για παράδειγμα, διαλύει τα λίπη και τις πρωτεΐνες και χρησιμοποιείται σε καθαριστικά φούρνων, καθαρισμό αποχετεύσεων, αποτριχωτικές κρέμες κλπ Bases are bitter: coffee, cigarettes, tonic water, baking soda, antacid tablets, soap.

Συμβολισμός και ονοματολογία οξέα βάσεις M(OH)x HxA Όπου Μ μέταλλο Όπου Α αμέταλλο Α. μη οξυγονούχα οξέα HBr υδροβρώμιο H2S υδρόθειο HCN υδροκυάνιο Β. οξυγονούχα οξέα HNO3 νιτρικό οξύ HClO2 χλωριώδες οξύ H2SO4 θειικό οξύ NaOH υδροξείδιο του νατρίου Ca(OH)2 υδροξείδιο του ασβεστίου Fe(OH)2 υδροξείδιο του σιδήρου (ΙΙ) NH3 + H2O → NH4++ OH- (συμπεριφέρεται σαν βάση στα υδατικά διαλύματα) ←

Ισχυρά οξέα και βάσεις Ως ισχυρά οξέα και βάσεις, θεωρούμε ότι είναι αυτά για τα οποία δεχόμαστε ότι διίστανται πλήρως. Ισχυρές βάσεις Ισχυρά οξέα LiOH lithium hydroxide NaOH sodium hydroxide KOH potassium hydroxide RbOH rubidium hydroxide CsOH cesium hydroxide *Ca(OH)2 calcium hydroxide *Sr(OH)2 strontium hydroxide *Ba(OH)2 barium hydrοxide HCl hydrochloric acid HNO3 nitric acid H2SO4 sulfuric acid HBr hydrobromic acid HI hydroiodic acid HClO4 perchloric acid HCl → H+ + Cl- ισχυρό οξύ HCN → H+ + CN- ασθενές οξύ NaOH → Na+ + OH- ισχυρή βάση NH3 + H2O → NH4+ + OH- ασθενής βάση ← ←

Ισχυρά οξέα και βάσεις Κοινές ονομασίες ισχυρών οξέων είναι: Βιτριόλι για το θειικό οξύ Ακουαφόρτε για το νιτρικό οξύ. Τα ισχυρά οξέα έχουν μεγάλη διαβρωτική ικανότητα και προκαλούν εγκαύματα, γι΄ αυτό χρειάζεται μεγάλη προσοχή όταν τα χρησιμοποιούμε. Το υδροκυάνιο (HCN) είναι ασθενές οξύ με δηλητηριώδη δράση. Στις φιάλες που περιέχουν τέτοια υλικά βλέπουμε ετικέτες σαν και αυτές…

Επικίνδυνα υλικά

ασθενή οξέα και βάσεις είναι όσα οξέα και βάσεις δεν είναι ισχυρά. Ασθενή οξέα και βάσεις ασθενή οξέα και βάσεις είναι όσα οξέα και βάσεις δεν είναι ισχυρά. Τα οξέα ανάλογα με τον αριθμό Η+ που αποδίδουν στα διαλύματά τους χωρίζονται σε: Μονοπρωτικά όπως το HCl Διπρωτικά όπως το H2SO4 Τριπρωτικά όπως το Η3ΡΟ4 Ομοίως και για τις βάσεις έχουμε KOH μονόξινη βάση NaOH δισόξινη βάση

Όξινος και βασικός χαρακτήρας Όξινος χαρακτήρας Βασικός χαρακτήρας Όξινη γεύση Αλλάζουν το χρώμα των δεικτών Αντιδρούν με μέταλλα Zn(s)+2HCl(aq)→ ZnCl2(aq) + H2(g) Αντιδρούν με βάσεις HCl + NaOH → NaCl + H2O Άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα και κατά την ηλεκτρόλυση τους ελευθερώνεται υδρογόνο στη κάθοδο Αφή σαπουνοειδής και καυστική γεύση Αλλάζουν το χρώμα των δεικτών Αντιδρούν με οξέα HCl + NaOH → NaCl + H2O Άγουν το ηλεκτρικό ρεύμα τόσο τα τήγματα όσο και τα υδατικά τους διαλύματα.

pH

Το pH Σε κάθε υδατικό διάλυμα οξέος ή βάσης υπάρχουν κατιόντα υδρογόνου και ανιόντα υδροξυλίου. Όξινο χαρακτηρίζεται το διάλυμα στο οποίο το πλήθος των Η+ είναι μεγαλύτερο από αυτό των ΟΗ-. Βασικό χαρακτηρίζεται το διάλυμα στο οποίο το πλήθος των ΟΗ- είναι μεγαλύτερο από αυτό των Η+. Το pH εκφράζει πόσο όξινο ή πόσο βασικό είναι ένα διάλυμα

Το pH Το pH παίρνει πρακτικά τιμές από το 0 έως το 14.

Το pH Το pH ενός διαλύματος μπορεί να προσδιοριστεί κατά προσέγγιση με τη βοήθεια των δεικτών. Οι δείκτες είναι ουσίες, που το χρώμα τους εξαρτάται από το pH. Είναι συνήθως ασθενή οξέα ή βάσεις, που η αδιάστατη μορφή τους έχει διαφορετικό χρώμα από τα αντίστοιχα ιόντα. Δείκτες που κυκλοφορούν στο εμπόριο

Η ακριβής μέτρηση του pH γίνεται με ένα όργανο που λέγεται πεχάμετρο και είναι το δημοφιλέστερο και πλέον απαραίτητο όργανο για ένα χημικό εργαστήριο. Το pHμετρο

Κάπως έτσι το μετρά το pHμετρο Η συγκέντρωση ιόντων Η δημιουργεί μία διαφορά δυναμικού με το ηλεκτρόδιο αναφοράς (Ag/AgCl). Η μετρούμενη τάση και η τιμή του pH έχουν γραμμική σχέση με κλίση 59,16 mV/pH. Η κλίση της ευθείας εξαρτάται από την θερμοκρασία, γι΄ αυτά τα περισσότερα pHμετρα έχουν αισθητήρα θερμότητας και η αντιστάθμιση της θερμοκρασίας γίνεται αυτόματα.

Εφαρμογές του pH (στα τρόφιμα)

Εφαρμογές του pH (στο περιβάλλον)

Βασικό προϊόν της αναπνοής των έμβιων όντων Οξείδια CO2 Πιο γνωστά οξείδια είναι: Βασικό προϊόν της αναπνοής των έμβιων όντων Η κύρια αιτία για το φαινόμενο του θερμοκηπίου

Οξείδια το το μαζί με το CO, SO2 Είναι ατμοσφαιρικοί ρύποι και ταλαιπωρούν τους κατοίκους των μεγαλουπόλεων

Οξείδια Ονομάζονται οι ενώσεις με οξυγόνο Τα περισσότερα έχουν το γενικό τύπο Σ2Οx Όπως: CaO οξείδιο του ασβεστίου Al2O3 οξείδιο του αργιλίου Cu2O οξείδιο του χαλκού(Ι)

Ταξινόμηση οξειδίων όξινα οξείδια (ανυδρίτες οξέων) Είναι οξείδια αμετάλλων Προκύπτουν (θεωρητικά) όταν από τα αντίστοιχα οξυγονούχα οξέα αφαιρέσουμε με τη μορφή νερού όλα τα άτομα υδρογόνου που περιέχουν H2SO4 – H2O → SO2 2HNO3 – H2O → N2O5 Ή βρίσκουμε τον αριθμό οξείδωσης του αμετάλλου. Τον ίδιο αριθμό οξείδωσης θα έχει και στο οξείδιο Π.χ. έχουμε στο H3PO4, ο Ρ έχει αριθμό οξείδωσης +5 Άρα το οξείδιο θα είναι Ρ2Ο5

Ταξινόμηση οξειδίων βασικά οξείδια (ανυδρίτες βάσεων) Είναι οξείδια μετάλλων Προκύπτουν (θεωρητικά) όταν από τις αντίστοιχες βάσεις αφαιρέσουμε με τη μορφή νερού όλα τα άτομα υδρογόνου που περιέχουν Ca(OH)2 – H2O → CaO 2NaOH – H2O → Na2O Ή βρίσκουμε τον αριθμό οξείδωσης του μετάλλου. Τον ίδιο αριθμό οξείδωσης θα έχει και στο οξείδιο Π.χ. έχουμε στο Mg(OH)2, το Mg έχει αριθμό οξείδωσης +2 Άρα το οξείδιο θα είναι MgO

Ταξινόμηση οξειδίων επαμφοτερίζοντα οξείδια Συμπεριφέρονται άλλοτε σαν οξέα και άλλοτε σαν βάσεις. π.χ. Al2O3 οξείδιο του αργιλίου ZnO οξείδιο του ψευδαργύρου PbO οξείδιο του μολύβδου SnO οξείδιο του κασσιτέρου

άλατα

Συμβολισμός και ονοματολόγια αλάτων Είναι ιοντικές ενώσεις που περιέχουν κατιόν Μ (μέταλλο ή θετικό πολυατομικό ιόν) και ανιόν Α (αμέταλλο εκτός από Ο ή αρνητικό πολυατομικό ιόν). Έτσι ο γενικός τύπος είναι: ΜψΑχ NaCl Χλωριούχο νάτριο FeS Θειούχος σίδηρος FeCl3 Τριχλωριούχος σίδηρος (ΙΙΙ) Ca3(PO4)2 Φωσφορικό ασβέστιο KHSO4 Όξινο θειικό νάτριο Al(NO3)3 Νιτρικό αργίλιο

Χαρακτηριστικές ιδιότητες των αλάτων Χαρακτηριστικές ιδιότητες των αλάτων Προκύπτουν από την εξουδετέρωση οξέων και βάσεων HCl + NaOH → NaCl + H2O Από την αντίδραση δραστικού μετάλλου με οξύ Fe + 2HCl → FeCl2 + H2 Τα άλατα, ως ιοντικές ενώσεις, διίστανται πλήρως, είναι δηλ. ισχυροί ηλεκτρολύτες Τα υδατικά τους διαλύματα και τα τήγματα τους είναι καλοί αγωγοί του ηλεκτρισμού. Έχουν υψηλά σημεία τήξης Πολλά είναι ευδιάλυτα στο νερό