Какво е киселинен разтвор

Киселинният разтвор може просто да се дефинира като воден разтвор, в който разтвореното вещество е киселина. Киселинните разтвори се характеризират със следните свойства, които им позволяват да бъдат разграничени от основните разтвори и от неутралните разтвори:

• Като цяло имат горчив, понякога пикантен вкус.
• Те са дразнещи решения.
• Неутрализират основите.
• Те са способни да разтварят някои метали.

Въпреки че много киселинни разтвори имат всички тези характеристики, други имат само няколко, което го прави неподходящ начин за определяне на киселинен разтвор. За да развием недвусмислена химическа концепция за киселинен разтвор, първо трябва да разберем какво представлява киселината от химическа гледна точка.

Концепцията за киселина

Има три различни концепции за киселини и основи, които са били разработени през цялата история. Първата беше концепцията на Арениус за киселини и основи, който дефинира киселината като вещество, способно да освобождава протони (Н ⁺ ) в разтвор; междувременно той заявява, че основа е всяко вещество, способно да освобождава хидроксидни йони (OH ^– ).

След това Брьонстед и Лоури развиват своя собствена теория, модифицирайки концепцията на Арениус за основа, но запазвайки тази за киселина. И накрая, понастоящем приетата концепция за киселинност е способността на вещество с дефицит на електрон да приеме електронна двойка от основа, като по този начин образува дативна ковалентна връзка .

Въпреки че концепцията на Луис за киселини и основи е най-широката и прецизна, нейната най-голяма приложимост е при анализиране на киселинността и основността извън водна среда. Тъй като киселинният разтвор по дефиниция е воден разтвор на киселина, концепцията на Арениус или тази на Брьонстед и Лоури ще бъде достатъчна, за да се установи по-адекватна концепция за киселинен разтвор.

Йонният баланс на водата

Киселинността на водния разтвор се определя от два фактора: киселината, която действа като разтворено вещество, и водата, която е разтворителят. Между двете, водата представлява най-важната част от концепцията за киселинност и основност. Това е така, защото нашата скала за измерване на киселинността, скалата на pH, идва от йонния баланс на водата, наричан още автопротолиза на водата:

Водата е това, което считаме за неутрално вещество. От стехиометрията на предишната реакция знаем, че водата произвежда същото количество хидрониеви и хидроксидни йони, което ни позволява да дефинираме неутрален разтвор като такъв, който, подобно на водата, има еквивалентни концентрации на тези два йона.

Дефиниция на киселинен разтвор въз основа на относителните концентрации на хидрониеви и хидроксидни йони

При разтваряне на киселина, която допринася за по-голямо количество хидрониеви йони към разтвора от тези, които идват от дисоциацията на водата, йонният баланс на водата се засяга и тя се измества към реагентите, намалявайки концентрацията на хидроксидни йони в процеса . По тази причина се получава разтвор, в който има повече хидроний, отколкото хидроксиди. Това позволява да се установи следното определение:

Киселинният разтвор се определя от химическа гледна точка като всеки воден разтвор, който съдържа по-висока концентрация на хидрониеви йони, отколкото хидроксидни йони.

Дефиниция на киселинен разтвор въз основа на концентрацията на хидрониеви йони

Равновесната константа от горното уравнение може да се използва за определяне на равновесните концентрации на хидрониеви и хидроксидни йони за всеки разтвор. В случай на чиста вода или всеки неутрален разтвор, тъй като знаем, че и двете концентрации са равни, можем да напишем, че:

Когато концентрацията на хидрониеви йони в разтвор се увеличава, концентрацията на хидроксидни йони задължително намалява, за да се запази техният продукт равен на 10 ^-14 . Комбинирайки този факт с предишното определение, можем да установим още по-точно определение само по отношение на концентрацията на хидрониеви йони:

Киселинният разтвор се определя като всеки воден разтвор, който съдържа концентрация на хидрониеви йони, която е по-голяма от 10 ^-7 моларни.

Тази дефиниция имплицитно съдържа предишната дефиниция, тъй като, ако концентрацията на хидрониеви йони е по-голяма от 10 ^-7 , тогава тази на хидроксидните йони задължително трябва да бъде по-малка от 10 ^-7 и следователно по-малка от тази на хидрониеви йони.

Дефиниция на киселинен разтвор въз основа на pH скалата

И накрая, можем да определим кога сме в присъствието на киселинен, основен или неутрален разтвор, като използваме pH скалата като мярка за киселинност. pH на разтвор се определя, за идеален разтвор, като отрицателна стойност от логаритъм с основа 10 на моларната концентрация на хидрониеви йони в разтвор, което е:

За неутрален разтвор, чиято концентрация на хидрониев йон е 10 ^-7 , pH има стойност 7. Освен това, поради отрицателния знак, когато концентрацията на хидрониев йон се увеличава, pH всъщност намалява. Поради тази причина за киселинни разтвори, в които, както знаем, концентрацията на хидрониеви йони е по-голяма от 10 ^-7 , рН задължително ще бъде по-малко от 7. Следователно можем да дадем четвърта дефиниция на киселинен разтвор:

Киселинният разтвор се определя като всеки воден разтвор, чието pH е по-малко от 7.

Това последно решение на свой ред е най-краткото, най-простото и все пак това, което имплицитно включва всички други дефиниции, които сме представили тук. Ако pH е по-малко от 7, тогава концентрацията на хидроний ще бъде по-голяма от 10 ^-7 , което означава, че ще има по-висока концентрация на хидрониеви йони, отколкото хидроксидни йони.

Препратки                            

• ассолея. (2020 г., 2 май). 7.6: Скалата на pH . Извлечено от https://assolea.org/es/7-6-la-escala-de-ph/
• Браун, Т. (2021). Химия: Централната наука (11-то издание). Лондон, Англия: Pearson Education.
• Чанг, Р., Манзо, А. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Химия (10-то издание). Ню Йорк, Ню Йорк: MCGRAW-HILL.
• Флауърс, П., Теополд, К., Лангли, Р. и Робинсън, У. (2019a). 14.1 Киселини и основи на Брьонстед-Лоури – Химия 2e . Извлечено от https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/14-1-bronsted-lowry-acids-and-bases
• pH и pOH . (2020 г., 30 октомври). Испански LibreTexts. Взето от https://espanol.libretexts.org/@go/page/1911