اسید

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد.

برای دیگر کاربردها به صفحهٔ اسید (ابهام‌زدایی) مراجعه کنید.

اسید (معمولاً با فرمول H A نشان داده می‌شود) به هر گونه ترکیب شیمیایی گفته می‌شود که اگر در آب حل شود، محلولی با pH کمتر از هفت بدهد. این تعریف، به تعریف لوری و برونسته نزدیک است، که در آن اسید ترکیبی بیان می‌شود که یک یون هیدروژن (H⁺) به ترکیبی دیگر بدهد (یعنی بنیان). مثال‌هایی ساده از اسید، استیک اسید (سرکه) و سولفوریک اسید (مورد استفاده باتری خودرو با نام دیگر جوهر گوگرد) هستند. اسید ماده‌ای ترش مزه‌است (مخصوصاً اسیدهای غلیظ) و می‌تواند مضر و خطرناک باشد.

فهرست مندرجات ۱ تعاریف اسید و باز ۲ نامگذاری ۳ خواص شیمیایی ۳.۱ اسیدهای چندپروتونی ۴ خنثی کردن ۵ اسیدهای رایج ۵.۱ اسیدهای قوی معدنی ۵.۲ اسیدهای ضعیف معدنی ۵.۳ اسیدهای ضعیف آلی ۶ منابع ۷ جستارهای وابسته ۸ منابع ۹ پیوند به بیرون

[ویرایش] تعاریف اسید و باز

کلمه «اسید» (به انگلیسی:acid) از واژه لاتین acidus به معنای «ترش» آمده‌است، اما در شیمی این لغت معانی بیشتری دارد. سه راه برای تعریف اسید وجود دارد، که آرنیوس، لوری-برونسته و لوئیس نام دارند.

آرنیوس: بنا بر این تعریف، اسید ماده‌ای است که هنگام حل شدن در آب غلظت یون هیدرونیوم (H_۳O⁺) را افزایش دهد، و باز هم ماده‌ای است که غلظت یون هیدروکسید (OH^-) را افزایش دهد: این تعریف فقط به موادی محدود می‌شود که در آب قابل حل باشند. حدود سال ۱۸۰۰، شیمیدانان فرانسوی از جمله آنتوان لاوازیه، معتقد این اصل نادرست بود که تمام اسیدها شامل اکسیژن هستند. شیمیدانان انگلیسی از جمله سر همفری دیوی، معتقد بود که تمام اسیدها شامل هیدروژن هستند. شیمیدان سوئدی، سوانت آرنیوس، از این عقیده برای گسترش تعریف اسید استفاده نمود.

لوری-برونسته: بنا بر این تعریف، اسید یک پروتون دهنده و باز یک پروتون گیرنده‌است. وقتی می‌گوییم اسید تفکیک شده‌است که پروتون بدهد. به اسید و باز همخوان با آن اسید-باز مزدوج می‌گوییم. لوری و برونسته این تعریف را بیان کردند، که در آن بر خلاف تعریف آرنیوس می‌توان از مواد نامحلول در آب هم استفاده نمود.

لوئیس: بنا بر این تعریف، اسید یک ماده جفت-الکترون گیرنده و باز یک ماده جفت-الکترون دهنده‌است. (به این دو «اسید لوئیس» و «باز لوئیس» می‌گوییم، و الکترون‌دوست و هسته‌دوست هستند) اسیدهای لوئیس موادی را شامل می‌شوند که پروتون جابجایی‌پذیر ندارند، مانند آهن(III) کلرید، و از این رو تعریف آن نسبت به تعریف لوری-برونسته گسترده تر است. تعریف لوئیس را با نظریه اوربیتال مولکولی هم می‌توان بیان کرد. به طور کلی، اسید می‌تواند یک جفت الکترون از بالاترین اوربیتال خالی در پایین اوربیتال خالی خود دریافت کند. این را گیلبرت ن. لوئیس تعریف کرد.

علیرغم اینکه این تعریف گسترده ترین تعریف است، تعریف لوری-برونسته بیشتری استفاده را دارد. با استفاده از این تعریف می‌توان میزان قدرت یک اسید هم مشخص نمود. از این مفهوم در شیمی آلی هم استفاده می‌شود (مثلاً در کربوکسیلیک اسید).

تعریف‌های اسید و باز با عباراتی دیگر: اسیدها موادی ترش مزه اند خاصیت خورندگی دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و بازها را خنثی می کنند. اسیدها موادیند که در ساختار خود هیدروژن یا هیدروژن هایی دارند که در واکنش با فلزها توسط یون های فلز جایگزین می شوند. اسیدها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون +H آزاد می کنند. اسیدها موادی هستند که در واکنش های شیمیایی یون +H واگذار می کنند بازها موادی هستند که در واکنش های شیمیایی یون +H می پذیرند. اسیدها موادی هستند که در واکنش های شیمیایی پیوند داتیو می پذیرند.

بازها موادی با مزهٔ گس-تلخ اند حالتی لزج دارند شناساگرها را تغییر رنگ می دهند و اسیدها را خنثی می کنند. بازها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون -OH آزاد می کنند. بازها موادی هستند که در واکنش های شیمیایی پیوند داتیو می دهند.

محلول اسیدهای ضعیف و نمک باز مزدوج آنها را محلول بافر می‌گوییم.

به طور کلی، اسیدها دارای خواص فیزیکی و شیمیایی زیر هستند:

• مزه: اسیدها معمولاً وقتی در آب حل می‌شوند مزه ترش به خود می‌گیرند.
• تماس: اسیدها معمولاً احساس سوزش بر روی پوست ایجاد می‌کنند (بویژه اسیدهای قوی).
• واکنش‌پذیری: اسیدها باعث از بین رفتن و یا خورده شدن فلزات می‌شوند.
• رسانش: محلول الکترولیت اسیدها رسانای جریان برق هستند.

[ویرایش] نامگذاری

اسیدها بر اساس آنیون هایشان نامگذاری می‌شوند. پسوند یونی را حذف و با پسوندی جدید جایگزین می‌کنیم (گاهی اوقات پیشوند)، طبق جدول زیر. برای مثال، HCl دارای آنیون کلرید است، پس پسوند -ید نام را به صورت هیدروکلریک اسید درمی آورد.

پیشوند آنیون	پسوند آنیون	پیشوند اسید	پسوند اسید	مثال
پر	ات	پر	یک اسید	پرکلریک اسید (HClO۴)
	ات		یک اسید	کلریک اسید (HClO۳)
	یت		و اسید	کلرو اسید (HClO۲)
هیپو	یت	هیپو	و اسید	هیپوکلرو اسید (HClO)
	ید	هیدرو	یک اسید	هیدروکلریک اسید (HCl)

[ویرایش] خواص شیمیایی

در آب بین اسید (HA) و آب تعادل زیر اتفاق می‌افتد، که آب به عنوان یک باز رفتار می‌کند:

ثابت اسید (یا ثابت تفکیک اسید) همان ثابت تعادل واکنش اسید (HA) و آب است:

اسیدهای قوی دارای مقدار بزرگی برای K_a هستند (یعنی واکنش تعادلی به سمت راست پیشروی می‌کند و اسید تقریباً به طور کامل به H_۳O⁺ و A^- تفکیک می‌شود). اسیدهای قوی معمولاً اسیدهای قویتر از هیروهالیک اسید هستند: هیدروکلریک اسید (HCl)، هیدروبرمیک اسید (HBr) و هیدرویدیک اسید (HI). (اگرچه هیدروکلریک فلوریک (HF) نسبتاً ضعیف است) برای مثال K_a برای هیدروکلریک اسید (HCl) برابر ۱۰^۷ است.

اسیدهای ضعیف دارای مقدار کوچکی برای K_a هستند (یعنی مقدار چشمگیری از HA و A⁻ و مقداری متعادلی از H_۳O⁺ در انتهای واکنش باقی می‌ماند؛ اسید به طور جزئی واکنش می‌دهد). برای مثال K_a برای استیک اسید برابر ۱٫۸ x ۱۰^-۵ است. اکثر اسیدهای آلی اسیدهای ضعیف هستند. نیتریک اسید، سولفوریک اسید، و پرکلریک اسید همه اسیدهای قوی هستند در حال که نیترو اسید و سولفورو اسید و هیپوکلرو اسید ضعیف هستند.

اصطلاحات زیر را به یاد داشته باشید:

• اصطلاحات «یون هیدروژن» و «پروتون»، هر دو به یک معنا به کار می‌روند و به H⁺ اشاره دارند.
• هنگامی که آب پروتون می‌گیرد یون (H_۳O⁺(aq به دست می‌آید که آن را به طور خلاصه به صورت (H⁺(aq نشان می‌دهند، اگرچه این کار در شیمی صحیح نیست.
• قدرت یک اسید را با ثابت تفکیک اسید (K_a) و یا هم‌ارزش آن pK_a می‌سنجند، (pK_a= - log(K_a)).
• pH یک محلول معیاری برای تعیین غلظت هیدرونیوم است.

[ویرایش] اسیدهای چندپروتونی

اسیدهای چندپروتونی می‌توانند بیش از یک پروتون را در یک مولکول اسیدی واگذار کنند. در حال که اسیدهای تک پروتونی فقط یک پروتون در مولکول می‌دهند. اسیدهای چندپروتونی بیش از یک نوع دارند، مثلاً اسید دوپروتونی (دارای دو پروتون برای واگذاری) و اسید سه‌پروتونی (دارای سه پروتون برای واگذاری)

اسیدهای تک پروتونی تنها یک واکنش تکفکیک (که گاهی به آن یونیزه شدن می‌گویند) دارند و فقط یک ثابت تفکیک اسید دارند:

یک اسید دوپروتونی (در اینجا آن را با H_۲A نشان می‌دهیم) بسته به مقدار pH می‌تواند یک یا دو واکنش تکفکیک داشته باشد. هر واکنش یک ثابت تفکیک اسید دارد، K_a۱ و K_a۲:

ثابت تفکیک اولی همواره بیشتر از دومی است، یعنی K_a۱ > K_a۲. برای مثال سولفوریک اسید (H_۲SO_۴) می‌تواند یک پروتون بدهد و به آنیون بی‌سولفات (HSO_۴⁻) تبدیل شود. هنگامی که K_a۱ بسیاز بزرگ باشد، در این صورت می‌تواند دومین پروتون خود را بدهد و به آنیون سولفات (SO_۴^۲−) تبدیل شود. (SO_۴^۲−) هم مقدار متوسطی دارد. مقدار بزرگ K_a۱ در اولین تفکیک باعث می‌شود که سولفوریک اسید، اسیدی قوی باشد. همانند این، مقدار کوچک کربنیک اسید (H_۲CO_۳) می‌تواند اولین پروتون را بدهد و به آنیون بی‌کربنات (HCO_۳⁻) تبدیل شود و دومین پروتون را بدهد و به کربنات (CO_۳^۲−) تبدیل شود. هر دو مقدار K_a کوچک هستند اما داریم K_a۱ > K_a۲.

یک اسید سه‌پروتونی (H_۳A) می‌تواند یک یا دو یا سه پروتون بدهد و سه مقدار ثابت تفکیک برای آن وجود دارد، به طوری که K_a۱ > K_a۲ > K_a۳>:

یک مثال غیرآلی از اسید سه‌پروتونی فسفریک اسید (H_۳PO_۴) است. تمام پروتون‌ها می‌توانند از دست داده شوند و به H_۲PO_۴⁻، سپس HPO_۴^۲−، و در آخر PO_۴^۳− تبدیل شود. یک مثال آلی از اسید سه‌پروتونی اسید سیتریک است، که می‌توانند تمام پروتون‌های خود را بدهد و در انتها به یون فسفات تبدیل شود.

[ویرایش] خنثی کردن

خنثی کردن واکنش میان مقادیر برابری اسید و باز است و به تولید نمک و آب می‌انجامد. برای مثال هیدروکلریک اسید و سدیم هیدروکسید، آب و سدیم کلرید را می‌دهند:

خنثی کردن پایه تیتراسیون (سنجش حجمی) است، که شناساگر pH نقطه هم‌ارزی را مشخص می‌کند.

[ویرایش] اسیدهای رایج

[ویرایش] اسیدهای قوی معدنی

• هیدروبرمیک اسید
• هیدروکلریک اسید
• هیدرویدیک اسید
• نیتریک اسید
• سولفوریک اسید
• پرکلریک اسید

[ویرایش] اسیدهای ضعیف معدنی

• بوریک اسید
• کربنیک اسید
• کلریک اسید
• هیدروفلوریک اسید
• فسفریک اسید

[ویرایش] اسیدهای ضعیف آلی

• استیک اسید
• بنزوئیک اسید
• بوتیریک اسید
• سیتریک اسید
• فرمیک اسید
• لاکتیک اسید
• مالئیک اسید
• مندلیک اسید
• اگزالیک اسید
• پروپانوئیک اسید
• پیروئیک اسید
• والریک اسید

[ویرایش] منابع

• فهرست اسیدها و بازها بر اساس قدرت

[ویرایش] جستارهای وابسته

• عدد اسیدی
• نمک اسیدی
• باز
• نمک بازی
• باران اسیدی

[ویرایش] منابع

یکی از منابع: پاکروح، بهزاد- اسیدها و بازها -انتشارات اندیشه سرا-۱۳۸۵خ.

[ویرایش] پیوند به بیرون