Ana içerik

Arrhenius Asit ve Bazları

Arrhenius asit ve bazlarının tanımını ve Arrhenius asit-baz tepkimelerini öğrenelim.

Önemli noktalar

Bir Arrhenius asidi, bir çözeltideki start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript konsantrasyonunu yükselten herhangi bir maddedir.
Bir Arrhenius bazı, bir çözeltideki start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript konsantrasyonunu yükselten herhangi bir maddedir.
Sulu çözeltilerde, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript iyonları hemen su molekülleriyle etkileşerek hidronyum iyonları (start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript) oluşturur.
Bir asit-baz ya da nötrleşme tepkimesinde Arrhenius asidi ve bazı, tepkimeye girerek, su ve tuz oluşturur.

Giriş

Mutfağınızdaki sirkeden tutun duştaki sabuna kadar, asit ve bazlar her yerdedirler! Ama bir şeyin asidik ve ya bazik olması ne demektir? Bu soruya cevap vermek için asit ve bazları tanımlayan teorileri incelememiz gerekiyor. Bu makalede Arrhenius teorisine odaklanacağız.

Arrhenius asitler

Asit ve bazları tanımlayan Arrhenius teorisi, İsveçli kimyager Svante Arrhenius tarafından 1884'te ortaya atılmıştır. Arrhenius, bileşikleri suya eklendiklerinde ne tür iyonlar oluşturduklarına bağlı olarak asit veya baz olarak sınıflandırmayı önermiştir.

Bir Arrhenius asidi, bir çözeltideki start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54 iyonlarının veya protonlarının konsantrasyonunu yükselten herhangi bir maddedir. Örneğin, hidroklorit asitin (start text, H, C, l, end text) sudaki çözünme tepkimesini ele alalım:

start color #1fab54, start text, H, end text, end color #1fab54, start text, C, l, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis

Hidroklorik asidin sulu çözeltisini hazırladığımızda, start color #1fab54, start text, H, end text, end color #1fab54, start text, C, l, end text bileşiği, start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54 ve start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript iyonlarına ayrışır. Bu, çözeltideki start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54 konstantrasyonunu (derişimini) artırdığından hidroklorik asit bir Arrhenius asidi olarak değerlendirilir.

Hidrojen veya hidronyum iyonları?

Bir Arrhenius asidi olan hidrobromik asidin (start text, H, B, r, end text), 2M'lik bir çözeltisi yaptığımızı düşünelim. Bu, çözeltimizde 2 M start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript iyonu olduğu anlamına gelir mi?

Aslında, hayır. Pratikte, pozitif yüklü protonlar etrafındaki su molekülleriyle etkileşerek hidronyum iyonları (start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript), oluşturur. Bu tepkimeyi aşağıdaki gibi yazabiliriz:

start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, l, right parenthesis, right arrow, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis

Asit ayrışma tepkimelerini start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis iyonu oluşumunu göstererek yazsak da, sulu çözeltide, serbest bir şekilde dolaşan start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript iyonları bulunmaz. Bunun yerine, bir asit suda çözündüğünü anda oluşan start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript iyonlarını görebiliriz. Aşağıdaki resim, moleküler modelleri kullanarak sudan ve hidrojen iyonlarından, hidronyum oluşumunu göstermektedir:

Bir asit suda start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript iyonları, protonları oluşturmak üzere çözündüğünde, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript iyonları hemen suyla etkileşerek start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript oluştururlar. Bu da, kimyacıların hidrojen iyonları ve hidronyum iyonlarının konsantrasyonlarını birbirinin yerine kullanabilmelerini sağlar. Görsel hakları: UC Davis Chemwiki, CC BY-NC-SA 3,0 US

Pratikte çoğu kimyacı, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript ve start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript konsantrasyonunu birbirinin yerine kullanır. Daha kesin olmak istediğimizde, hidronyumun oluşumunu açıkça göstermek için, protonlar yerine hidrobromik asidin ayrışmasını yazabiliriz:

$\begin{aligned}\text{HBr}(aq)+\text{H}_2\text{O}(l) &\rightarrow\text{H}_3\text{O}^+(aq)+\text{Br}^-(aq)~~~~~~~~{\text{Daha doğru }}\\ \\ &\text{vs.} \\ \\ \text{HBr}(aq) &\rightarrow\text{H}^+(aq)+\text{Br}^-(aq)~~~~\text{Daha kısa ve yazması daha kolay!}\end{aligned}$

Her iki tanım da Arrhenius asidinin ayrışmasını gösterdiği için, genellikle kabul edilebilir.

Arrhenius bazları

Bir Arrhenius bazı, bir çözeltideki hidroksit iyonlarının (start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39) konsantrasyonunu yükselten herhangi bir madde olarak tanımlanır. Arrhenius bazı için bir örnek, çözünürlüğü yüksek olan sodyum hidroksittir (start text, N, a, O, H, end text). Sodyum hidroksit suda aşağıdaki gibi çözünür:

start text, N, a, end text, start color #e84d39, start text, O, H, end text, end color #e84d39, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, left parenthesis, a, q, right parenthesis

Sodyum hidroksit, suda, start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39 ve start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript oluşturacak şekilde tamamen iyonlarına ayrışır; bu da hidroksit iyonlarının derişiminde bir artışa yol açar. Dolayısıyla start text, N, a, O, H, end text bir Arrhenius bazıdır. Yaygın Arrhenius bazları arasında, start text, L, i, O, H, end text ve start text, B, a, left parenthesis, O, H, right parenthesis, end text, start subscript, 2, end subscript gibi Grup 1 ve Grup 2 bazları bulunmaktadır.

[Bir saniye, hani çoğu metal hidroksit bileşiği suda çözünemiyordu?]

Aldığınız derse, öğretmeninize ve ders kitabınıza bağlı olarak, hidroksit iyonu içermeyen bazlar Arrhenius bazı olarak sınıflandırılmayabilir. Bazı ders kitapları Arrhenius bazlarını çok daha sınırlı bir şekilde; sulu çözeltide start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript derişimini artıran ve formülünde en az bir birim start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript içeren maddeler olarak tanımlarlar. Bu, Grup 1 ve Grup 2 hidroksitleri için yapılan sınıflandırmayı değiştirmese de, metilamin (start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, N, H, end text, start subscript, 2, end subscript) gibi bileşikler için kafa karıştırıcı olabilir.

Metilamin suya eklendiğinde, aşağıdaki tepkime meydana gelir:

start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, N, H, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, l, right parenthesis, \leftrightharpoons, start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, left parenthesis, a, q, right parenthesis

İlk tanımımıza göre, metilamin bir Arrhenius bazı olacaktır çünkü çözeltideki start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript iyon konsantrasyonunu yükselmektedir. Ancak ikinci tanıma göre, kimyasal formülünde hidroksit olmadığı için metilamini bir Arrhenius bazı olarak kabul edemeyiz.

Asit-baz tepkimeleri: Arrhenius asidi + Arrhenius bazı = su + tuz

Bir Arrhenius asidi bir Arrhenius bazıyla tepkimeye girdiğinde, ürünler genelde su artı tuz olur. Bu tepkimeler bazen nötrleştirme tepkimeleri olarak adlandırılır. Örneğin, hidroflorik asit (start text, H, F, end text) ve lityum hidroksit (start text, L, i, O, H, end text) çözeltilerini birleştirdiğimizde ne olur?

Eğer asit çözeltisini ve baz çözeltisini ayrı ayrı değerlendirirsek, aşağıdakileri söylememiz mümkündür:

Bir Arrhenius asidi start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54, left parenthesis, a, q, right parenthesis konsantrasyonunu yükseltir:

start color #1fab54, start text, H, end text, end color #1fab54, start text, F, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, \leftrightharpoons, start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, F, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis

Bir Arrhenius bazı start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, left parenthesis, a, q, right parenthesis konsantrasyonunu yükseltir:

start text, L, i, end text, start color #e84d39, start text, O, H, end text, end color #e84d39, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, L, i, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, left parenthesis, a, q, right parenthesis

Asit ve baz çözeltide bir araya geldiklerinde hidrojen iyonları ve hidroksit iyonları arasında meydana gelen tepkime start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text oluştururken, diğer iyonlar start text, L, i, F, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis tuzunu oluştururlar.

start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, l, right parenthesis, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, S, u, y, u, n, space, o, l, u, ş, u, m, u, end text

start text, L, i, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, F, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, L, i, F, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, T, u, z, u, n, space, o, l, u, ş, u, m, u, end text

Eğer su ve tuzun oluşma tepkimelerini bir araya getirirsek, lityum hidroksit ile hidroflorik asit arasındaki nötrleşme tepkimesini elde ederiz:

start color #1fab54, start text, H, end text, end color #1fab54, start text, F, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis, plus, start text, L, i, end text, start color #e84d39, start text, O, H, end text, end color #e84d39, left parenthesis, a, q, right parenthesis, right arrow, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, l, right parenthesis, plus, start text, L, i, F, end text, left parenthesis, a, q, right parenthesis

Arrhenius tanımının sınırlamaları

Arrhenius teorisi sadece sulu çözeltilerdeki asit-baz kimyasını tanımlayabildiği için sınırlıdır. Benzer tepkimeler sulu olmayan çözeltilerde ve gaz fazındaki moleküller arasında da gerçekleşebilir. Dolayısıyla, kimyacılar günümüzde daha fazla kimyasal tepkime çeşidi için faydalı olan Brønsted-Lowry teorisini tercih etmektedirler. Brønsted-Lowry asit-baz teorisi ayrı bir makalede anlatılacak.

Özet

Bir Arrhenius asidi, bir çözeltideki start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript konsantrasyonunu yükselten herhangi bir maddedir.
Bir Arrhenius bazı, bir çözeltideki start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript konsantrasyonunu yükselten herhangi bir maddedir.
start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript iyonları sulu çözeltide, su molekülleriyle hemen tepkimeye girerek hidronyum iyonları (start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript) oluşturur.
Bir asit-baz veya nötrleşme tepkimesinde Arrhenius asidi ve bazı tepkimeye girerek genellikle su ve tuz oluşturur.
[Özellikler ve referanslar]