Кислоты, основания и реакции нейтрализации

Человеческий желудок это мышечный орган, содержащий желудочный сок, в том числе соляную кислоту, который помогает переваривать пищу. Некоторые виды продуктов повышают кислотность желудка, вызывая кислотный рефлюкс. Употребление щелочной пищи или основных соединений, таких как антацид, нейтрализует избыток кислоты, снимая ощущение жжения.

Это пример кислотно-щелочной реакции. Самые простые кислоты это вещества, содержащие диссоциируемые атомы водорода. В водных растворах они образуют положительно заряженные ионы водорода или протоны вместе с соответствующими анионами.

Протоны реагируют с молекулами воды с образованием ионов гидроксония. Например, водный раствор азотной кислоты содержит ионы гидроксония и нитрат-ионы. Другими широко известными кислотами являются соляная кислота, серная кислота и фосфорная кислота.

Кислоты бывают одноосновными или многоосновными, в зависимости от количества диссоциирующих атомов водорода в молекуле. Соляная кислота и азотная кислота с одним диссоциирующим атомом водорода являются примерами одноосновных кислот, в то время как серная кислота и фосфорная кислота являются многоосновными. Серная кислота является дипротонной и последовательно выделяет два своих протона, тогда как фосфорная кислота является трипротонной и последовательно диссоциирует в три этапа.

Самыми простыми основаниями являются соединения, образующие отрицательно заряженные гидроксид-ионы в водных растворах. Легко идентифицируемые основания содержат гидроксильные группы;например, гидроксид натрия, гидроксид калия и гидроксид кальция. Такие основания при добавлении в воду диссоциируют на ионы гидроксида и соответствующие катионы металлов.

Негидроксидные основания, такие как аммиак, реагируют с водой, принимая протоны от молекул воды с образованием ионов аммония и гидроксид-ионов. Обычно кислота и основание реагируют с образованием воды и соли. Кислотно-основные реакции также называются реакциями нейтрализации, когда моли протонов, поставляемых кислотой, и моли гидроксид-ионов, поставляемых основанием, равны.

Например, когда смешиваются равные количества водной азотной кислоты и водного гидроксида калия, количества ионов гидроксония и гидроксид-ионов, высвобождаемых в раствор, также равны. Следовательно, ионы гидроксония и гидроксид-ионы полностью нейтрализуют друг друга, объединяясь с образованием воды, не оставляя после себя ионов гидроксония или гидроксид-ионов. Кроме того, нитрат-анионы и катионы калия соединяются с образованием соли нитрата калия.

Некоторые реакции нейтрализации протекают с выделением газа. Например, соляная кислота и сульфит калия реагируют с образованием хлорида калия, воды и газообразного диоксида серы через систему равновесия сульфит-бисульфит.