ความแตกต่างระหว่างกรดและเบส

• 2020

สารดังกล่าวที่บริจาคไฮโดรเจนไอออน (H +) (ผู้บริจาคโปรตอน) และรับอิเล็กตรอนไปยังอีกอันหนึ่งเรียกว่า กรด พวกเขามีค่า pH น้อยกว่า 7.0 แต่สารดังกล่าวที่ยอมรับโปรตอนและบริจาคอิเล็กตรอนเรียกว่าเป็น ฐาน พวกเขามีค่า pH มากกว่า 7.0 กรดมีรสเปรี้ยวในขณะที่ฐานมีรสขม

กรดและเบส เป็นหนึ่งในองค์ประกอบทางเคมีที่สำคัญที่สุด แต่ก็มีบทบาทสำคัญในสาขาวิทยาศาสตร์อีกสาขาหนึ่ง มีคำจำกัดความมากมายที่แยกความแตกต่างของสารเป็นกรดและเบส แต่สิ่งที่ยอมรับมากที่สุดคือทฤษฎี Arrhenius ทฤษฎี Bronsted-Lowry และทฤษฎี Lewis / กรด / เบส กรดและเบสร่วมกันจะทำปฏิกิริยากับเกลือ

กรดและเบสมีอยู่ทุกที่ตั้งแต่สบู่ที่ใช้ในระหว่างการอาบน้ำจนถึงกรดซิตริกหรือน้ำส้มสายชูที่มีอยู่ในห้องครัว แม้ว่าบางครั้งยากที่จะแยกแยะความแตกต่างระหว่างพวกเขาและอื่น ๆ เพื่อตรวจสอบพวกเขาทฤษฎีบางอย่างที่มีการกล่าวถึงด้านล่างพร้อมกับคำอธิบายสั้น ๆ

แผนภูมิเปรียบเทียบ

คำจำกัดความของกรด

คำว่ากรดที่ได้มาจากคำว่า "กรด" หรือ "acere" ของภาษาละตินซึ่งแปลว่า "เปรี้ยว" กรดคือสารเคมีที่รับอิเล็กตรอนและบริจาคไฮโดรเจนไอออนหรือโปรตอน กรดส่วนใหญ่ที่ประกอบด้วยอะตอมของไฮโดรเจนที่ถูกพันธะจะแยกตัวกันเพื่อให้ไอออนบวกและไอออนในน้ำ

ความเป็นกรดนั้นวัดจากการปรากฏตัวของไอออนไฮโดรเจนบางตัวความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจนสูงขึ้นความเป็นกรดและค่าพีเอชของสารละลายก็จะยิ่งต่ำลง มีการวัดในระดับระหว่าง 1-7 (7 คือเป็นกลาง) ในระดับ pH meter

กรดบางชนิดมีความแข็งแรงและบางชนิดก็อ่อนแอ กรดแก่ คือ กรด ที่แยกตัวออกจากน้ำอย่างสมบูรณ์เช่นกรดไฮโดรคลอริกซึ่งจะแยกตัวออกเป็นไอออนเมื่อละลายในน้ำ กรดดังกล่าวซึ่งแยกส่วนในน้ำและด้วยวิธีการแก้ปัญหาประกอบด้วยน้ำ, กรดและไอออนที่เรียกว่า กรดอ่อน เช่นกรดอะซิติก

กรดส่วนใหญ่ถูกกำหนดในหลาย ๆ ทาง แต่กรด Arrhenius หรือ Bronsted-Lowry เป็นที่ยอมรับ แม้ว่ากรดลิวอิสจะถูกเรียกว่า "กรดลิวอิส" เนื่องจากคำจำกัดความเหล่านี้ไม่รวมโมเลกุลชุดเดียวกัน

แนวคิด Arrhenius - มันสามารถกำหนดเป็นสารเมื่อเพิ่มลงในน้ำเพิ่มความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน (H +) เรียกว่ากรด

Bronsted-Lowry Concept - ในที่นี้กรดถูกกล่าวว่าเป็นผู้บริจาคโปรตอน ทฤษฎีนี้กำหนดสารโดยไม่ละลายในน้ำจึงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายและเป็นที่ยอมรับ

กรดลูอิส - มีสารประกอบบางอย่างที่ไม่มีอะตอมไฮโดรเจน แต่มีคุณสมบัติเป็นกรดเช่นโบรอนไตรฟลูออไรด์อลูมิเนียมไตรคลอไรด์ ดังนั้นสารประกอบดังกล่าวที่รับคู่อิเล็กตรอนเพื่อสร้างพันธะโควาเลนต์จึงถูกเรียกว่ากรดลิวอิส

คุณสมบัติของกรด

• กัดกร่อน (เผาผิวหนังของคุณ)
• มีค่า pH น้อยกว่า 7
• เปลี่ยนกระดาษลิตมัสสีน้ำเงินเป็นสีแดง
• ทำปฏิกิริยากับโลหะเพื่อผลิตก๊าซไฮโดรเจน
• ทำปฏิกิริยากับฐานในการผลิตเกลือและน้ำ
• ทำปฏิกิริยากับคาร์บอเนตในรูปแบบคาร์บอนไดออกไซด์น้ำและเกลือ
• รสเปรี้ยว
• แยกไฮโดรเจนไอออนออก (H +) เมื่อละลายในน้ำ

ความสำคัญ

กรดนิวคลีอิกชีวภาพเช่น DNA (กรด Deoxy ribonucleic) และ RNA (Ribonucleic acid) มีข้อมูลทางพันธุกรรมและอื่น ๆ เป็นวัสดุทางพันธุกรรมซึ่งถูกถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่น แม้แต่กรดอะมิโนก็มีความสำคัญอย่างยิ่งเนื่องจากช่วยในการสร้างโปรตีน กรดไขมันและอนุพันธ์ของมันคือกลุ่มของกรดคาร์บอกซิลิกก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน

แม้แต่กรดไฮโดรคลอริกซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของกรดในกระเพาะอาหารที่หลั่งออกมาในกระเพาะอาหารของสัตว์ช่วยในการย่อยโปรตีนและโพลีแซคคาไรด์ กรดยังมีประโยชน์โดยทำหน้าที่ในกลไกการป้องกันเช่นในมดที่ผลิตกรดฟอร์มิกขณะที่ octopi ผลิตกรดดำที่เรียกว่าเมลานิน

กรดอื่น ๆ เช่นกรดแลคติก, น้ำส้มสายชู, กรดซัลฟูริก, กรดซิตริกที่พบในธรรมชาติเป็นที่รู้จักสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันและที่สำคัญของพวกเขา

คำจำกัดความของฐาน

ฐานบริจาคอิเล็กตรอนและรับไฮโดรเจนไอออนหรือโปรตอน ฐานสามารถกล่าวได้ว่าเป็นสารเคมีตรงข้ามกับของกรดเช่นเดียวกับในน้ำบทบาทของฐานคือการลดความเข้มข้นของไฮโดรเนียม (H ₃ O +) ไอออนในขณะที่กรดทำหน้าที่ในการเพิ่มความเข้มข้น แม้ว่าจะเห็นว่ากรดแก่บางชนิดทำหน้าที่เป็นเบสด้วย เบสจะถูกวัดระหว่างช่วง 7-14 ในระดับ pH meter

อย่างไรก็ตามมีความสับสนมากมายระหว่างฐานและด่าง หลายฐานไม่ละลายในน้ำ แต่ถ้าฐานละลายในน้ำมันจะเรียกว่า อัลคาไล เมื่ออยู่ในสารละลายน้ำเบสจะทำปฏิกิริยากับกรดและสารละลายจะกลายเป็นเป็นกลางเรียกว่า ปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลาง

ยกตัวอย่างเช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นเบสและด่างเนื่องจากมันทำให้กรดเป็นกลางในปฏิกิริยาของกรดเบสใด ๆ ประการที่สองมันละลายในน้ำ ในอีกด้านหนึ่งคอปเปอร์ออกไซด์เป็นเบส แต่ไม่เป็นด่างเพราะมันทำให้กรดเป็นกลางในสารละลายที่เป็นน้ำ แต่ไม่ละลายในน้ำ

ฐานที่แข็งแกร่ง เป็นสารประกอบทางเคมีที่ได้รับการลดหรือกำจัดโปรตอน (H +) ออกจากโมเลกุลของกรดที่อ่อนแอมากในปฏิกิริยาของกรด - เบส ไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลและโลหะอัลคาไลน์เอิร์ทเช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์และแคลเซียมไฮดรอกไซด์ตามลำดับเป็นตัวอย่างของฐานที่แข็งแกร่ง ฐานที่อ่อนแอ คือสารที่ไม่แตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์ในสารละลายที่เป็นน้ำหรือการโปรตอนไม่สมบูรณ์

แนวคิดของ Arrhenius - สารที่ก่อให้เกิดไอออนไฮดรอกไซด์ (OH–) ในสารละลายน้ำเรียกว่าเป็นฐาน ตัวอย่างเช่นโซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH) แยกตัวในน้ำและให้ Na + และ OH– ไอออน สารดังกล่าวเช่น LiOH, Ba (OH) 2, NaOH อาจกล่าวได้ว่าเป็นฐานของ Arrhenius แต่ทฤษฎีนี้ จำกัด เฉพาะสารที่มีไฮดรอกไซด์อยู่ในสูตรและสามารถใช้ได้ในสารละลายที่เป็นน้ำเท่านั้น ด้วยแนวคิดนี้อีกแนวคิดหนึ่งที่เรียกว่าทฤษฎี Bronsted-Lowry เกิดขึ้น

Bronsted-Lowry Concept - ตามทฤษฎีนี้สารที่สามารถรับไฮโดรเจนไอออน (H +) หรือโปรตอนเป็นที่รู้จักกันในชื่อฐาน

Lewis Base - หนึ่งในแนวคิดที่ยอมรับกันอย่างกว้างขวางที่สุดหลังจากแนวคิดของ Bronsted-Lowry ของกรดและเบส อะตอมโมเลกุลหรือไอออนที่มีอิเล็กตรอนคู่เดียวสามารถกล่าวได้ว่าเป็นฐานของลูอิสเนื่องจากฐานเหล่านี้เป็นนิวคลีโอฟิล มันหมายถึงด้วยความช่วยเหลือของคู่โดดเดี่ยวที่พวกเขาโจมตีประจุบวกของโมเลกุล NH3 เป็นฐานของ Lewis ในคำอื่น ๆ เราสามารถพูดได้ว่าสารเช่น OH- ไอออนที่สามารถบริจาคอิเล็กตรอนที่ไม่มีพันธะสองคู่ถูกกล่าวว่าเป็นฐานของลูอิสหรือผู้บริจาคคู่อิเล็กตรอน

คุณสมบัติของฐาน

• กัดกร่อน (เผาผิวหนังของคุณ)
• มีค่า pH มากกว่า 7
• เปลี่ยนกระดาษลิตมัสแดงเป็นสีน้ำเงิน
• รู้สึกสบู่หรือลื่นสัมผัส
• ทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อผลิตเกลือและน้ำ
• ฐานที่ละลายน้ำได้จำนวนมากประกอบด้วยไฮดรอกซิลไอออน (OH–)

ความสำคัญ

เบส (Sodium hydroxide) ใช้ในการผลิตกระดาษสบู่และเส้นใยที่เรียกว่าเรยอน แคลเซียมไฮดรอกไซจะใช้เป็นผงฟอกสี แมกนีเซียมไฮดรอกไซใช้เป็น 'ยาแก้ท้องเฟ้อ' ซึ่งใช้ในช่วงเวลาของการย่อยและเพื่อลดผลกระทบของการเข้าถึงกระเพาะอาหารที่ผลิต ฐานเช่น Sodium คาร์บอเนตใช้เป็นโซดาซักผ้าและสำหรับอ่อนน้ำแข็ง โซเดียมไฮโดรเจนยังใช้ในการเตรียมผงฟูในฐานะที่เป็นโซดาและในเครื่องดับเพลิง

สาร amphoteric เป็น สาร ที่มีคุณสมบัติเป็นกรดและเบส แม้ว่าพวกเขาจะสามารถรับและบริจาคโปรตอนได้เช่นเดียวกับน้ำ

ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างกรดกับเบส

ต่อไปนี้เป็นจุดสำคัญที่ทำให้กรดแตกต่างจากเบส:

1. ตาม แนวคิดของ Arrhenius : กรดเป็นสารเมื่อละลายในน้ำเพิ่มความเข้มข้นของไอออน H + ในขณะที่ฐานเป็นสารเมื่อละลายในน้ำเพิ่มความเข้มข้นของ OH - ไอออน
2. ในทางตรงกันข้าม แนวคิดของ Bronsted-Lowry กล่าวว่ากรดเป็นตัวรับโปรตอนในขณะที่ฐานคือตัวรับโปรตอน
3. ทฤษฎีของลูอิส อธิบายว่ามันเป็นสายพันธุ์ที่รับคู่อิเล็กตรอน (อิเล็กโทรไลต์) และจะมีวงโคจรที่ว่างซึ่งเป็นที่รู้จักกันในชื่อกรดลูอิสในขณะที่สปีชีส์ที่บริจาคคู่อิเล็กตรอน (นิวคลีโอไทล์) รู้จักกันในชื่อฐานของลูอิส
4. สูตรทางเคมีของกรดเริ่มต้นด้วย H เช่น HCl (กรดไฮโดรคลอริก), H3BO3 (กรดบอริก), CH2O3 (กรดคาร์บอนิก) แม้ว่า
   CH3COOH (กรดอะซิติก) เป็นข้อยกเว้นในขณะที่สารประกอบที่มีสูตรทางเคมีลงท้ายด้วย OH เช่น KOH (โพแทสเซียม
   ไฮดรอกไซ) NaOH (โซเดียมไฮดรอกไซด์) เป็นที่รู้จักกันในชื่อฐาน ระดับ pH (ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในสารละลาย) น้อยกว่าเจ็ดในขณะที่มันมากกว่า 7 ในฐาน
5. กรดมีรสเปรี้ยวให้ความรู้สึกแสบร้อนโดยทั่วไปเหนียวทำปฏิกิริยากับโลหะเพื่อผลิตก๊าซไฮโดรเจน แม้ว่าฐานจะอยู่ตรงกันข้ามกับที่ขมขื่นโดยทั่วไปไม่มีกลิ่น (ยกเว้นแอมโมเนีย) แต่ก็ลื่น ฐานทำปฏิกิริยากับไขมันและน้ำมัน
6. ในฟีนอฟทาลีนกรดตัวบ่งชี้ ยังคงไม่มีสี และเบสให้ สีชมพู แม้ว่าใน การทดสอบ กรดกระดาษลิตมัสจะเปลี่ยนกระดาษลิตมัสสีน้ำเงินเป็นกระดาษลิตมัสสีน้ำเงินและแดงเป็นสีน้ำเงิน
7. ความแข็งแรง ของกรดขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเนียมในขณะที่ความแข็งแรงขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไอออนไฮดรอกไซด์
8. กรดแยกตัวออกมาเพื่อให้ ไอออนไฮโดรเจน อิสระ (H + ) เมื่อผสมในน้ำในขณะที่ฐานแยกตัวออกเพื่อให้ ไอออนไฮดรอกไซด์ อิสระ (OH– ) เมื่อผสมในน้ำ
9. ตัวอย่างของกรดคือกรดไฮโดรคลอริก (HCl), กรดซัลฟูริก (H2SO4), กรดไนตริก (HNO3), กรดคาร์บอนิก (H2CO3) ตัวอย่างของฐานคือแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ (NH4OH) แคลเซียมไฮดรอกไซด์ (Ca (OH) 2) โซเดียมไฮดรอกไซด์ (NaOH)

ข้อสรุป

มันมีค่าที่จะมีความเข้าใจสั้น ๆ เกี่ยวกับหลักการพื้นฐานทางกายภาพและเคมีที่เชื่อมต่อโดยตรงหรือโดยอ้อมกับชีวิต กรดและเบสเป็นบางส่วนของพวกเขา ในเนื้อหาข้างต้นเราพูดถึงพวกเขาพร้อมกับคุณสมบัติของพวกเขา เราพูดถึงทฤษฎีที่สำคัญทั้งสามด้วยตัวอย่างบางส่วน เราสรุปว่าสิ่งเหล่านี้เป็นส่วนสำคัญของชีวิตและเรามักจะใช้มันไม่เพียง แต่ในห้องปฏิบัติการเคมี แต่ยังทำงานประจำวัน