Definicije kiselina i baza S. Arrhenius Kiselina je supstanca koja u vodenom rastvoru disocijacijom daje proton tj. H 3O+ jon a baza je ona supstanca koja u vodenom rastvoru daje hidroksid OH- jon. Brnsted Kiselina je svaka jonska ili molekulska estica koja moe davati proton (proton donor), a baza je svaka ona jonska ili molekulska estica koja moe primiti proton (proton akceptor). G. N. Lewis Kiselina je svaka ona estica koja moe primiti elektronski par (koja se moe vezati na elektrosnki par), a baza je svaka ona estica koja nosi elektrosnki par (donor elektronskog para). Osobine kiselina: 1. 2. 3. 4. 5. H3O+ jon (proton) je nosilac kiselosti. Rastvorene u vodi, kiseline se ponaaju kao elektroliti i provode el. Struju. Rastvor kiseline ima opor i kiseo ukus. Kada se pomijeaju sa bazama, kiseline se neutraliu i stvaraju se soli. Jake kiseline u dodiru sa koom djeluju agresivno i razarajue.

Osobine baza: 1. 2. 3. 4. OH- jon je nosilac baznih osobina. Rasvorene u vodi, baze se ponaaju kao elektroliti i provode el. Struju. Rastvori baza imaju lunat i gorak okus. Jake baze djeluju razorno na tkivo.

Najprihvatljivija definicija kiselina i baza koju se najvie upotrebljava je Brnstedova definicija. Nastavak Brnstedove teorije predstavlja koncept konjugovanih parova. Prema Brnstedovoj teoriji, svaka kiselina ima svoju konjugovanu bazu i svaka baza ima svoju konjugovanu kiselinu.

1

HCl + H2O H3O+ + OHHCl - Kiselina 1 H2O - Baza 2 H3O+ - Kiselina 2 OH- - Baza 1 Ovo je jedan primjer protolitike reakcije. Protolitike reakcije su one reakcije u kojima se razmjenjuju protoni. Neutralizacija je reakcija izmeu kiseline i baze: NaOH + HCl NaCl + H2O HNO3 + NaOH NaNO3 + H2O Opta reakcija neutralizacije: H+ + OH- H2O to u najirem smislu znai da je neutralizacija reakcija nastajanja vode. Vodeni rastvori soli koje nastalih reakcijom jakih kiselina i jakih baza su neutralni i ne mijenjaju boju lakmus papira.

2

Disocijacija vode, jonski proizvod vode i pojam pH vrijednosti Voda je kao to znamo univerzalni rastvara. Nalazi se svuda oko nas a i u nama. Veliki broj hemijskih reakcija se odvija u vodi, pa je stoga za hemiju veoma vano poznavati ravnotee u rastvorima elektrolita. Jedno od obiljeja vode je da ona reaguje kao baza u reakcijama sa kiselinama ili kao kiselina u reakcijama sa bazama. Znai voda je amfolit. Voda je veoma slab elektrolit koji slabo provodi elektrinu energiju. Razlog toj provodljivosti je autoprotoliza: H2O(l) = H+(aq) + OH-(aq) Ukoliko u obzir uzmemo Brnstedovu teoriju, moemo zapisati: (1)

(2)

U gore zapisanoj jednaini kiselinsko-bazni parovi su znai: OH- (baza) H2O (baza) zapisati konstantu

H2O (kiselina) H3O+ (kiselina)

Za jednainu (1) koristei Zakon o dejstvu masa moemo disocijacije: Kd=[H ] [H 2

(3)

Kao to smo ve rekli; voda slabo disosuje tj. procent autoprotolize je mali tako da se c(H2O) praktino ne mijenja. Ukoliko znamo da je masa jednog mola vode M(H20)=18 g/mol,

3

i znajui formule za izraunavanje koliinske koncentracije i broja molova moemo zapisati: n=m 1000g = =55,5mol M 18g/mol n 55,5mol = =55,5 mol/dm3 3 V 1dm

(4)

c(H20)=

(5)

Sada konano moemo napisati novu konstantu ravnotee:Kw =Kd c(H2O) = 1,810 55,5 mol/dm =[H ][OH ]-15 3 + -

(6)

Nova konstanta ravnotee se naziva jonski proizvod vode. Jonski proizvod vode ovisi o temperaturi i njegova vrijednost se poveava sa temperaturom. U destilovanoj vodi na 25C koncentracije H+ i OH- jona su jednake i iznose 110-7 mol/dm3. Tako moemo zapisati i :Kw =(110 ) (110 )= 110-7 -7 -14

(7)

Ukoliko nam je [H+]=[OH ], za vodeni rastvor se kae da je neutralan. U kiselom rastvoru imamo viak H+ jona, a u baznom viak OH- jona. Koncentracije H+ i OHjona su meusobno povezane. [H+]=Kw [OH - ]

-

[OH ]=

-

Kw [H ]

(8)

Vidimo da su koncentracije H+ i OH- jona veoma mali brojevi i zbog toga veoma nepraktini za rad. Zato je ustanovljena nova veliina nazvana pH. pH je negativni logaritam koncentracije vodoninih jona. pH=-log[H+] (9)

Iako izgleda komplikovano, pH je jednostavno bolji nain izraavanja koncentracije vodoninih jona. Analogno tome, koncentraciju OH- jona izraavamo jednainom: pOH=-log[OH ]-

(10)

4

Dakle, da rezimiramo. Kiselost ili baznost nekog rastvora moe biti posmatrana preko pH vrijednosti. Pa je tako: [H+]>110-7 mol/dm3 [H+]