Zuren, basen en neutralisatiereacties

De menselijke maag is een gespierd orgaan dat maagsappen bevat, waaronder zoutzuur, dat helpt bij het verteren van voedsel. Bepaalde soorten voedsel verhogen de zuurgraad van onze maag en veroorzaken zuur reflux. Het nuttigen van alkalisch voedsel, of een base zoals een antacidum, neutraliseert het overtollige zuur en verlicht het branderige gevoel.

Dit is een voorbeeld van een zuur-basereactie. De eenvoudigste zuren zijn stoffen die dissocieerbare waterstofatomen bevatten. In waterige oplossingen geven ze positief geladen waterstofionen of protonen af, samen met de overeenkomstige anionen.

De protonen reageren met watermoleculen om hydroniumionen te vormen. Een waterige oplossing van salpeterzuur bevat bijvoorbeeld waterstofionen en nitraationen. Andere algemeen bekende zuren zijn zoutzuur, zwavelzuur en fosforzuur.

Zuren zijn monoprotisch of polyprotisch, afhankelijk van het aantal dissocieerbare waterstof-atomen per molecuul. Zoutzuur en salpeterzuur, met elk één dissocieerbare waterstof, zijn beide voorbeelden van monoprotische zuren, terwijl zwavelzuur en fosforzuur polyprotisch zijn. Zwavelzuur is diprotisch en geeft zijn twee protonen achtereenvolgens vrij, terwijl fosforzuur triprotisch is en achtereenvolgens uiteenvalt in drie stappen.

De eenvoudigste basen zijn verbindingen die negatief geladen hydroxide-ionen opleveren in waterige oplossingen. Gemakkelijk identificeerbare basen bevatten hydroxylgroepen;bijvoorbeeld natriumhydroxide, kaliumhydroxide en calciumhydroxide. Dergelijke basen dissociëren, wanneer ze aan water worden toegevoegd, in hydroxide-ionen en de overeenkomstige metaalkationen.

Niet-hydroxide-basen zoals ammoniak reageren met water door protonen van watermoleculen te accepteren om ammoniumionen en hydroxide-ionen te produceren. Over het algemeen reageren een zuur en een base om water en een zout te vormen. Zuur-basereacties worden ook wel neutralisatiereacties genoemd als het aantal mol protonen dat door het zuur wordt geleverd en het aantal mol hydroxide-ionen dat door de base wordt geleverd, gelijk zijn.

Wanneer bijvoorbeeld gelijke hoeveelheden waterig salpeterzuur en waterig kaliumhydroxide worden gemengd, zijn de hoeveelheden hydronium-en hydroxide-ionen die aan de oplossing worden toegevoerd eveneens gelijk. De hydronium-en hydroxide-ionen neutraliseren elkaar daarom volledig door te combineren om water te vormen, waarbij geen hydronium-of hydroxide-ionen achterblijven. Bovendien vormen de nitraatanionen en kaliumkationen een paar om een zout te vormen kaliumnitraat.

Bepaalde neutralisatiereacties zijn gasontwikkelingsreacties. Zoutzuur en kaliumsulfiet reageren bijvoorbeeld om kaliumchloride, water en zwaveldioxidegas te vormen via het sulfide-bisulfide-evenwichtssysteem.