Acido-bazo-reakcioj
paĝo en preparo…
Acidomolekulo povas perdi protonon nur, kiam alia molekulo, de bazo, akceptas ĝin, aŭ kiam la OH-grupo de bazo kaj la H-jono de acido kune formas akvo-molekulon. Tion oni nomas protontransigo.
Cetere en akvo fojfoje protono transiras de unu akvomolekulo al alia, formanta paron da hidroksidjono \(\ce{OH-}\) kaj oksonijono \(\ce{H3O+}\). Tio okazas, ĉar pro la granda polareco de akvomolekuloj ili kunaranĝiĝas en bulojn. Kiam tiaj buloj rearanĝiĝas, foje kaŭziĝas tia protontransigo (iom simile kiel en granda amaso da homoj, paro povas disŝiriĝi kaj premiĝi en du diversajn direktojn kaj poste devas peni por rekuniĝi). En unu miliardo da akvomolekuloj averaĝe troviĝas 36 jonigitaj.1
Pro tiu fenomeno akvo povas funkcii kaj kiel malforta bazo kaj kiel malforta acido, ĝi povas akcepti protonojn de acido aŭ doni protonojn al bazo. Tial akvo estas nomata amfotera. Dependas de la medio, t.e. ĉu ĝi kuniĝas kun alia acido aŭ bazo, ĉu gia karaktero mem estas acida aŭ baza.
Kiam acido fordonis protonojn, ĝi transformiĝas al bazo, ĉar ĝi nun povus akcepti protonojn de alia acido. La bazan acidreston de acido oni nomas kongrua bazo, ambaŭ kune kongruan acido-bazo-paron. Por tiaj paroj validas la ekvacio:
\[\begin{align}\ce{pK_a(HA) + pK_b(A^-) &= 14}\\ \text{ resp. } \ce{pK_b(B) + pK_a(BH^+) &= 14} \end{align}\]Konsekvence, la kongrua bazo de forta acido estas malforta bazo kaj la kongrua acido de forta bazo estas malforta acido.
Neŭtriga reakcio
Kiam oni kunigas solvaĵojn de acido kaj de bazo, la protonoj de la acido kaj hidroksidjonoj de la bazo formas akvomolekulojn. Tio estas ekzoterma, do varmoproduktanta, reakcio. La pH-valoro ekvilibriĝas. Se temas pri forta acido kaj forta bazo kaj la molaj kvantoj estas egalaj laŭ la responda ekvacio, rezultiĝas solvaĵo de salo kun pH-valoro 7, t.e. neŭtra:
\[\ce{HCl(aq) + NaOH(aq) -> NaCl(aq) + H2O(l)}\]aŭ notita kiel jonoj:
\[\ce{H3O+ + Cl- + Na+ + OH- -> Na+ + Cl- + 2H2O}\]Post vaporigo de la akvo, restas la salo natria klorido \(\ce{NaCl}\).
Similaj reakcioj estas:
\[\begin{align} \ce{HNO3(aq) + KOH(aq) &-> K+NO3(aq) + H2O(l)} \\ \ce{H2SO4(aq) + Ca(OH)2(aq) &-> Ca2+SO4^2-(aq) + 2H2O(l)} \end{align}\]Post forlaso de nepartoprenantaj jonoj, la konciza jonekvacio ĉiam estas:
\[\ce{H3O+ + OH- <-> 2H2O + varmo}\]Kiam oni kunigas malfortan acidon kun forta bazo en ekvivalentaj kvantoj, la rezultanta miksaĵo estas malforte baza. Ekzemple por acetacido (vinagro):
\[\ce{CH3COOH + OH- <-> CH3COO^- +H2O}\]Tial sapo, konsistanta el natriaj aŭ kaliaj grasacidoj donas malforte bazan solvaĵon (lesivon)2.
Inverse, kiam oni kunigas malfortan bazon kun forta acido en ekvivalentaj kvantoj, la rezultanta miksaĵo estas malforte acida. Ekzemple por amonia hidroksido, t.e. amoniako solvita en akvo:
\[\ce{NH3 + H3O+ <-> NH4^+ + H2O}\]Bufra solvaĵo
Bufra solvaĵo konservas relative konstantan pH-valoron malgraŭ aldono de certa kvanto da forta acido aŭ forta bazo. Kutime acidbufroj aŭ bazbufroj konsistas el solvaĵo de malforta acido kaj salo de la kongrua bazo. Ĉe bazobufro oni miksas malfortan bazon kun salo de la kongrua acido.
Titra eksperimento
Per titrado oni povas eltrovi la koncentritecon kaj la kapaciton de acido aŭ bazo. Ĉe acido oni iom post iom aldonas fortan bazon de antaŭdifinita koncentriteco ĝis pH-indikilo montras ŝanĝon de acida al baza pH-valoro. Per sondilo oni povas mezuri la pH-valoron kontinue kaj ricevas kurbon. La punkton de ŝanĝo acida-al-baza oni nomas ekvivalentpunkto, tie la mola kvanto de la acido kaj de la forta bazo estas egalaj kaj el tio eblas elkalkuli la originan koncentritecon de la acido. La mezan punkton inter la supra kaj malsupra “ĝibo”, kie la kurbo aperas preskaŭ rekta, oni nomas duonekvivalentpunkto. Tie la duono de la acido neŭtriĝis kaj la pH-valoro estas egala al la valoro \(pK_a\). Plurprotona acido kiel fosforacido cetere havas plurajn tiajn duonekvivalentpunktojn.
Inverse, ĉe bazo oni titras per forta acido de difinita koncentriteco.
Malsupre vi povas elekti unu el la preparitaj eksperimentoj, poste malfermi la kranon de la bureto kaj observi, kio okazas.