Zuur-base reactie, een type chemisch proces gekenmerkt door de uitwisseling van een of meer waterstofionen, H+, tussen soorten die neutraal kunnen zijn (moleculen, zoals water, H2O; of azijnzuur, CH3CO2H) of elektrisch geladen (ionen, zoals ammonium, NH4+; hydroxide, OH-; of carbonaat, CO32-). Het omvat ook analoog gedrag van moleculen en ionen die zuur zijn maar geen waterstofionen afstaan (aluminiumchloride, AlCl3, en het zilverion AG+).
Martin Walker
Wat zijn zuren en basen?
Zuren zijn stoffen die een of meer waterstofatomen bevatten die in oplossing vrijkomen als positief geladen waterstofionen. Een zuur in een wateroplossing smaakt zuur, verandert de kleur van blauw lakmoespapier in rood, reageert met sommige metalen (b.v. ijzer) om waterstof vrij te maken, reageert met basen om zouten te vormen, en bevordert bepaalde chemische reacties (zure katalyse). Basen zijn stoffen die bitter smaken en de kleur van rood lakmoespapier in blauw veranderen. Basen reageren met zuren om zouten te vormen, en bevorderen bepaalde chemische reacties (basekatalyse).
Hoe worden zuren en basen gemeten?
Zuren en basen krijgen een waarde tussen 0 en 14, de pH-waarde, naar gelang van hun relatieve sterkte. Zuiver water, dat neutraal is, heeft een pH van 7. Een oplossing met een pH kleiner dan 7 wordt als zuur beschouwd, en een oplossing met een pH groter dan 7 wordt als basisch, of alkalisch beschouwd. Sterke zuren hebben een hogere concentratie waterstofionen, en zij krijgen waarden dichter bij 0. Omgekeerd hebben sterke basen hogere concentraties hydroxide-ionen, en zij krijgen waarden dichter bij 14. Zwakkere zuren en basen liggen dichter bij de pH-waarde van 7 dan hun sterkere tegenhangers.
Wat gebeurt er tijdens een zuur-base reactie?
Een zuur-basereactie is een type chemische reactie waarbij een of meer waterstofionen, H+, worden uitgewisseld tussen soorten die neutraal (moleculen, zoals water, H2O) of elektrisch geladen (ionen, zoals ammonium, NH4+; hydroxide, OH-; of carbonaat, CO32-) kunnen zijn. Het omvat ook soortgelijke processen die zich voordoen in moleculen en ionen die zuur zijn maar geen waterstofionen afstaan.
Hoe neutraliseren zuren en basen elkaar (of heffen ze elkaar op)?
Verschillende reacties leveren verschillende resultaten op. Reacties tussen sterke zuren en sterke basen ontleden in water vollediger in waterstofionen (protonen, positief geladen ionen) en anionen (negatief geladen ionen). Voor een zwak zuur en een zwakke basis, wordt neutralisatie meer geschikt geacht om directe protonoverdracht van het zuur aan de basis te impliceren. Als een van de reactanten in grote overmaat aanwezig is, kan de reactie een zout (of zijn oplossing) opleveren, dat zuur, basisch of neutraal kan zijn, afhankelijk van de sterkte van de zuren en basen die met elkaar reageren.
Zuren zijn chemische verbindingen die in wateroplossing een scherpe smaak hebben, bijtend werken op metalen en bepaalde blauwe plantaardige kleurstoffen rood kunnen kleuren. Basen zijn chemische verbindingen die, in oplossing, zeepachtig aanvoelen en rode plantaardige kleurstoffen blauw kleuren. Wanneer zuren en basen worden gemengd, neutraliseren zij elkaar en produceren zij zouten, stoffen met een zoute smaak en zonder de karakteristieke eigenschappen van zuren of basen.
Het idee dat sommige stoffen zuren zijn en andere basen is bijna zo oud als de scheikunde, en de termen zuur, base en zout komen al heel vroeg voor in de geschriften van de middeleeuwse alchemisten. Zuren waren waarschijnlijk de eerste die herkend werden, blijkbaar vanwege hun zure smaak. Het Engelse woord acid, het Franse acide, het Duitse Säure, en het Russische kislota zijn alle afgeleid van woorden die zuur betekenen (Latijn acidus, Duits sauer, Oud Noors sūur, en Russisch kisly). Andere eigenschappen die al vroeg met zuren in verband werden gebracht, waren hun oplossende of bijtende werking, hun effect op plantaardige kleurstoffen en het bruisen dat optrad wanneer zij op krijt werden aangebracht (vorming van koolzuurgasbelletjes). Basen (of alkaliën) werden hoofdzakelijk gekenmerkt door hun vermogen om zuren te neutraliseren en zouten te vormen, waarbij laatstgenoemde vrij losjes werden getypeerd als kristallijne stoffen die oplosbaar zijn in water en een zilte smaak hebben.
Ondanks hun onnauwkeurige aard, dienden deze ideeën om een aanzienlijk aantal kwalitatieve waarnemingen te correleren, en veel van de meest voorkomende chemische stoffen die vroege scheikundigen tegenkwamen, konden worden geclassificeerd als zuren (zoutzuur, zwavelzuur, salpeterzuur en koolzuur), basen (soda, potas, kalk, ammoniak), of zouten (keukenzout, ammoniakzout, salpeterzout, aluin, borax). Het ontbreken van een duidelijke fysische basis voor de betrokken verschijnselen maakte het moeilijk om kwantitatieve vooruitgang te boeken bij het begrijpen van zuur-base gedrag, maar het vermogen van een vaste hoeveelheid zuur om een vaste hoeveelheid base te neutraliseren was een van de vroegste voorbeelden van chemische equivalentie: het idee dat een bepaalde hoeveelheid van een stof in een bepaalde chemische zin gelijk is aan een andere hoeveelheid van een tweede stof. Bovendien ontdekte men al vroeg dat een zuur uit een zout kon worden verdrongen door een ander zuur, en dit maakte het mogelijk zuren bij benadering in volgorde van sterkte te rangschikken. Het werd ook snel duidelijk dat veel van deze verplaatsingen in beide richtingen konden plaatsvinden, afhankelijk van de experimentele omstandigheden. Dit verschijnsel suggereerde dat zuur-base reacties omkeerbaar zijn, d.w.z. dat de producten van de reactie kunnen reageren om het uitgangsmateriaal te regenereren. Het introduceerde ook het concept van evenwicht in de zuur-base chemie: dit concept stelt dat omkeerbare chemische reacties een evenwichtspunt bereiken, of evenwicht, waarbij het uitgangsmateriaal en de producten elk even snel door een van de twee reacties worden geregenereerd als ze door de andere worden verbruikt.
Zuren en basen spelen, naast hun theoretisch belang, een grote rol in de industriële chemie en in het dagelijks leven. Zwavelzuur en natriumhydroxide behoren tot de producten die in de grootste hoeveelheden door de chemische industrie worden vervaardigd, en bij een groot percentage van de chemische processen zijn zuren of basen als reactant of als katalysator betrokken. Bijna elk biologisch chemisch proces is nauw verbonden met zuur-base-evenwichten in de cel, of in het organisme als geheel, en de zuurtegraad of alkaliteit van de bodem en het water zijn van groot belang voor de planten of dieren die erin leven. Zowel de ideeën als de terminologie van de zuur-base-chemie zijn doorgedrongen in het dagelijks leven, en vooral de term zout is gebruikelijk.