Säuren, Basen und Neutralisationsreaktionen

Der menschliche Magen ist ein muskuläres Organ das die Magensäfte, einschließlich Salzsäure, enthält, die bei der Verdauung der Nahrung helfen. Bestimmte Nahrungsmittel erhöhen den Säuregehalt unseres Magens, wodurch Sodbrennen verursacht wird. Verzehr von alkalischen Lebensmitteln oder einer Base wie einem Säurehemmer, neutralisiert die überschüssige Säure und lindert das Gefühl des Sodbrennens.

Dies ist ein Beispiel für eine Säure-Base-Reaktion. Die einfachsten Säuren sind Substanzen die dissoziierbare Wasserstoffatome enthalten. In wässrigen Lösungen geben sie positiv geladene Wasserstoff-Ionen oder Protonen zusammen mit den entsprechenden Anionen ab.

Die Protonen reagieren mit Wassermolekülen, um Oxonium-Ionen zu bilden. Zum Beispiel enthält eine wässrige Lösung von Salpetersäure Oxonium-Ionen und Nitrat-Ionen. Andere allgemein bekannte Säuren sind Salzsäure, Schwefelsäure und Phosphorsäure.

Säuren sind einwertig oder mehrwertig, abhängig von der Anzahl der dissoziierbaren Wasserstoffatome pro Molekül. Salzsäure und Salpetersäure, mit je einem dissoziierbaren Wasserstoffatom, sind beides Beispiele für einwertige Säuren, während Schwefelsäure und Phosphorsäure mehrwertig sind. Schwefelsäure ist zweiwertig und setzt ihre zwei Protonen sequentiell frei, während Phosphorsäure dreiwertig ist, und dissoziiert sequentiell in drei Schritten.

Die einfachsten Basen sind Verbindungen, die in wässrigen Lösungen negativ geladene Hydroxid-Ionen ergeben. Leicht identifizierbare Basen enthalten Hydroxylgruppen;zum Beispiel Natriumhydroxid, Kaliumhydroxid, und Calciumhydroxid. Solche Basen, wenn sie dem Wasser zugesetzt werden, dissoziieren in Hydroxid-Ionen und den entsprechenden Metallkationen.

Basen ohne Hydroxid-Ionen wie Ammoniak reagieren mit Wasser, durch die Aufnahme von Protonen aus Wassermolekülen, um Ammonium-Ionen und Hydroxid-Ionen herzustellen. Im Allgemeinen reagiert eine Säure mit einer Base unter Bildung von Wasser und einem Salz. Säure-Base-Reaktionen werden auch als Neutralisationsreaktionen bezeichnet, wenn die Mole der von der Säure gelieferten Protonen und die Mole der von der Base gelieferten Hydroxid-Ionen übereinstimmen.

Dies ist der Fall wenn gleiche Mengen wässriger Salpetersäure mit wässrigem Kaliumhydroxid gemischt werden, die die gleiche Menge an Oxonium-und Hydroxid-Ionen haben. Die Oxonium-und Hydroxid-Ionen neutralisieren sich gegenseitig vollständig indem sie sich zu Wasser verbinden, und hinterlassen somit keine Oxonium-oder Hydroxid-Ionen. Zusätzlich paaren sich die Nitrat-Anionen und Kalium-Kationen, um ein Salz, das Kaliumnitrat, zu bilden.

Bestimmte Neutralisationsreaktionen lassen Gase entstehen. Zum Beispiel reagieren Salzsäure und Kaliumsulfit zur Bildung von Kaliumchlorid, Wasser, und Schwefeldioxidgas durch das Sulfit-Bisulfit Gleichgewicht.