Asitler, Bazlar ve Nötralizasyon Reaksiyonları

Bir asit-baz reaksiyonu, bir hidrojen iyonu olan H⁺‘nın bir kimyasal bileşenden diğerine aktarıldığı reaksiyondur. Bu tür reaksiyonlar, hücreler veya göller ve okyanuslar içindeki kimyasal dönüşümlerden endüstriyel ölçekte gübre, ilaç ve toplum için gerekli olan diğer maddelerin üretimine kadar çok sayıda doğal ve teknolojik süreç için merkezi öneme sahiptir.

Bir asidi tanımlamanın birkaç yolu vardır. Sulu çözeltiler bağlamında, bir asit hidrojen iyonları üretmek üzere çözünen maddedir.

Bu İsveçli kimyager Svante Arrhenius'un (1859-1927) adını taşıyan bir asidin Arrhenius tanımıdır. H⁺ sembolü ile temsil edilen bir hidrojen iyonuna proton denir. Çözeltide protonlar, hidronyum iyonları, H₃O⁺ oluşturmak için yalnız oksijen çiftleri üzerinden su molekülleri ile kimyasal olarak birleşir.

Bir asidin iyonlaşması için kimyasal denklem şu şekilde yazılır

Bu şekilde tamamen su ile reaksiyona giren asitlere güçlü asitler denir. HCl, HNO₃ ve HBr birkaç örnektir.

Günlük yaşamda karşılaşılan asitlerin çoğu zayıf asitlerdir. Meyvelerdeki sitrik asit, sirkedeki asetik asit ve sütteki laktik asit bunlara örnektir. Zayıf bir asidin bilinen bir örneği, gıda sirkesinin ana maddesi olan asetik asittir. Tipik koşullar altında suda çözündüğünde, asetik asit moleküllerinin sadece %1'i iyonize formda bulunur, CH₃CO₂⁻. 

Yukarıdaki denklemde bir çift ok kullanılması, bu işlemin kısmi reaksiyon yönünü gösterir.

Bir baz, hidroksit iyonları (OH⁻) elde etmek için suda çözünen maddedir. En yaygın bazlar, hidroksit iyonu ile birleştirilmiş alkali veya alkali toprak metal katyonlarından (grup 1A ve 2A) oluşan iyonik bileşiklerdir- örneğin, NaOH ve Ca(OH)₂. Daha önce tartışılan asit bileşiklerinden farklı olarak, bu bileşikler kimyasal olarak su ile reaksiyona girmezler; bunun yerine, hidroksit iyonlarını doğrudan çözeltiye bırakarak çözülür ve ayrışırlar. Örneğin, KOH ve Ba(OH)₂ suda çözülür ve katyonlar (sırasıyla K⁺ ve Ba²⁺) ve hidroksit iyonları (OH⁻) üretmek üzere tamamen ayrışır. Bu bazlar, suda tamamen ayrışan diğer hidroksitlerle birlikte güçlü bazlar olarak kabul edilir.

Örnek olarak sodyum hidroksitin suda çözünmesini düşünelim:

Bu denklem, sodyum hidroksitin bir baz olduğunu doğrular. Suda çözündüğünde, NaOH ayrışır ve Na⁺ ve OH⁻ iyonlarını oluşturur. Bu durum, hidroksit iyonları içeren diğer iyonik bileşikler için de geçerlidir. Ayrışma işlemi, iyonik bileşikler tipik koşullar altında suda çözündüğünde esasen tamamlandığından, NaOH ve diğer iyonik hidroksitlerin hepsi güçlü bazlar olarak sınıflandırılır.

İyonik hidroksitlerin aksine, bazı bileşikler su molekülleri ile kimyasal olarak reaksiyona girerek çözündüğünde hidroksit iyonları üretir. Her durumda bu bileşikler sadece kısmen reaksiyona girer ve bu nedenle zayıf bazlar olarak sınıflandırılır. Bu tür bileşikler doğada bol miktarda bulunur ve çeşitli teknolojilerde önemli yere sahiptir. Örneğin, zayıf baz amonyağın küresel üretimi tipik olarak yılda 100 metrik tonun üzerindedir, çünkü yaygın olarak bir tarımsal gübre, diğer bileşiklerin kimyasal sentezi için bir hammadde ve ev temizleyicilerinde aktif bir bileşen olarak kullanılır. Suda çözündüğünde, amonyak burada gösterildiği gibi hidroksit iyonları elde etmek için kısmen reaksiyona girer:

Bu, tanım olarak, H⁺ iyonlarının su moleküllerinden amonyak moleküllerine transferini içeren bir asit-baz reaksiyonudur. Tipik koşullar altında, çözünmüş amonyağın sadece %1'i NH₄⁺ iyonları olarak bulunur.

Bir nötralizasyon reaksiyonu, reaktanların bir asit ve bir baz (ancak su değil) olduğu ve ürünlerin genellikle tuz ve su olduğu spesifik bir asit-baz reaksiyonu türüdür: 

Nötralizasyon reaksiyonunu göstermek için, güçlü mide asidi (HCl) ile ilişkili semptomları hafifletmek için magnezya sütü (katı Mg (OH)₂ sulu süspansiyonu) gibi tipik bir antasit yutulduğunda ne olacağını düşünün):

Suya ek olarak, bu reaksiyonun bir tuz, magnezyum klorür üretildiğini unutmayın. Asitteki H⁺ (aq) (güçlü veya zayıf) bazdaki OH⁻ (aq) ile birleşerek (veya zayıf bir bazın su ile reaksiyonu ile üretilir) H₂O (l) oluşturur. Örneğin, sulu HCl çözeltileri (güçlü asit) ve NaOH (güçlü baz) arasındaki reaksiyon aşağıdaki gibi yazılır:

Hem HCl hem de NaOH %100 iyonizasyona uğrar. Bu nedenle, tam iyonik denklem şu şekilde yazılabilir:

Cl^– ve Na⁺, birbirini götüren ve net iyonik denklemi şu şekilde veren seyirci iyonlar olarak adlandırılır: 

Bu metin bu kaynaktan uyurlanmıştır: OpenStax Chemistry 2e, Section: 4.2: Classifying Chemical Reactions.