Brønsted-Lowry-zuren en basen

Een Arrhenius-zuur is een stof die een hydronium-ion produceert wanneer het in water wordt opgelost, en een Arrhenius-base is een stof die een OH⁻of hydroxide-ion produceert. Zoutzuur is een Arrhenius-zuur omdat het uiteenvalt in een hydronium-ion en een chloride-ion wanneer het in water wordt opgelost. Natriumhydroxide is een Arrhenius-base omdat het dissocieert in een natriumion en een hydroxide-ion wanneer het wordt opgelost in water.

Deze definitie kan echter niet worden gebruikt om zuren en basen te beschrijven die zich niet in een waterige oplossing bevinden of basen die geen hydroxide-ionen bevatten. Een bredere definitie van Brønsted en Lowry definieert een zuur als een hydronium-ion of protondonor, terwijl een base een protonacceptor is. Wanneer zoutzuur wordt opgelost in water, werkt het als een zuur door een proton aan water te doneren, waardoor een hydronium-ion en een chloride-ion worden geproduceerd.

Wanneer ammoniak wordt opgelost in water, fungeert het als een base en accepteert het een proton uit water, waarbij het een ammoniumion en een hydroxide-ion produceert. Een Brønsted-Lowry-zuur zal altijd reageren met een Brønsted-Lowry-base en vice versa. Wanneer een zuur, bijvoorbeeld azijnzuur, zijn proton afstaat, werkt water als base en accepteert het het proton.

Azijnzuur wordt omgezet in een geconjugeerde base, acetaat, en water wordt omgezet in een geconjugeerd zuur, een hydronium-ion. Zuren en basen die van elkaar verschillen door de overdracht van een proton, worden geconjugeerde zuur-basenparen genoemd. In de omgekeerde reactie werkt het geconjugeerde zuur, hydronium, als een protondonor en zal de geconjugeerde base, acetaat, een proton accepteren.

De sterkte van een zuur wordt bepaald door zijn vermogen om een proton af te staan, terwijl de sterkte van een base wordt bepaald door zijn vermogen om een proton te accepteren. Een sterker zuur zal eerder een proton afstaan dan een zwakker zuur. Evenzo staat een sterkere basis eerder een proton af dan een zwakkere basis.

De sterkte van een zuur en zijn geconjugeerde base zijn omgekeerd evenredig. Een sterk zuur dissocieert volledig in oplossing en de resulterende geconjugeerde base is te zwak om een proton te accepteren. Hetzelfde geldt in het geval van een sterke base en zijn geconjugeerde zuur.

Aan de andere kant dissocieert een zwak zuur gedeeltelijk in oplossing. De geconjugeerde base van een zwak zuur is ook relatief zwak;daarom zal een mengsel van het niet-gedissocieerde zwakke zuur en zijn zwakke geconjugeerde base in evenwicht aanwezig zijn. Hetzelfde fenomeen doet zich voor in het geval van een zwakke base en zijn zwak geconjugeerd zuur.