15.3:
Su: Bir Bronsted-Lowry Asidi ve Bazı
15.3:
Su: Bir Bronsted-Lowry Asidi ve Bazı
Bir Bronsted-Lowry asidi ile su arasındaki reaksiyona asit iyonizasyonu denir. Örneğin, hidrojen florür suda çözündüğünde ve iyonize olduğunda, protonlar hidrojen florür moleküllerinden su moleküllerine aktarılır ve bu da hidronyum iyonları ve florür iyonları verir:
Bir türün baz iyonlaşması, su moleküllerinden protonları kabul ettiğinde meydana gelir. Aşağıdaki örnekte, piridin molekülleri, C5NH5, suda çözündüklerinde baz iyonizasyonuna uğrayarak hidroksit ve piridinyum iyonları verir:
Önceki iyonlaşma reaksiyonları, suyun hem bir baz (hidrojen florürle reaksiyonunda olduğu gibi) hem de bir asit (amonyakla reaksiyonunda olduğu gibi) olarak işlev görebileceğini göstermektedir. Protonları bağışlayabilen veya kabul edebilen türlere amfiprotik veya daha genel olarak amfoterik denir ve Brønsted-Lowry dışındaki tanımlara göre asitler ve bazlar için kullanılabilen bir terimdir. Aşağıdaki denklemler, iki amfiprotik tür, bikarbonat iyonu ve su için iki olası asit-baz reaksiyonunu göstermektedir:
İlk denklem bikarbonatın bir asit olarak su ile bir baz olarak reaksiyonunu temsil ederken, ikincisi bikarbonatın bir asit olarak su ile bir baz olarak reaksiyonunu temsil eder. Suya bikarbonat eklendiğinde, bu iki denge aynı anda kurulur ve elde edilen çözeltinin bileşimi uygun denge hesaplamaları ile belirlenebilir. Sıvı halde, amfiprotik bir maddenin molekülleri, aşağıdaki denklemlerde su için gösterildiği gibi birbirleriyle reaksiyona girebilir:
Benzer moleküllerin iyon vermek üzere reaksiyona girdiği sürece otoiyonizasyon denir. Sıvı su, çok az oranda otoiyonizasyona uğrar; 25 °C’de, her milyar su molekülünden yaklaşık ikisi iyonize olur. Su otoiyonizasyon işleminin kapsamı, denge sabitinde, su için iyon-ürün sabitinde, KW ifade edilir:
Saf suyun hafif iyonlaşması, denge sabitinin küçük değerinde ifade edilir; 25 °C’de, KW, 1,0 × 10−14 değerine sahiptir.
Süreç endotermiktir ve bu nedenle iyonlaşma derecesi ve sonuçta ortaya çıkan hidronyum iyonu ve hidroksit iyonu konsantrasyonları sıcaklıkla artar. Örneğin, 100 °C’de, KW değeri yaklaşık 5,6 × 10−13‘tür, 25 °C’deki değerden kabaca 50 kat daha büyüktür.
Suyun otoiyonizasyonu, aynı sayıda hidronyum ve hidroksit iyonu verir. Bu nedenle 25 °C’de saf suda:
Bir solüsyondaki bu iyonların konsantrasyonları, genellikle solüsyonun özelliklerinin ve diğer çözünenlerin kimyasal davranışlarının kritik belirleyicileridir ve bu konsantrasyonları göreceli terimlerle açıklamak için özel kelime dağarcığı geliştirilmiştir. Bir çözelti, eşit konsantrasyonlarda hidronyum ve hidroksit iyonları içeriyorsa nötrdür; hidroksit iyonlarından daha fazla konsantrasyonda hidronyum iyonları içeriyorsa asidiktir; ve hidroksit iyonlarından daha az konsantrasyonda hidronyum iyonları içeriyorsa baziktir.
Asidik, Bazik ve Nötr Çözeltiler için İlişkilerin Özeti
| Sınıflandırma | Bağıl İyon Konsantrasyonları | 25 °C’de pH |
| asidik | [H3O+] > [OH−] | pH < 7 |
| nötr | [H3O+] = [OH−] | pH = 7 |
| bazik | [H3O+] < [OH−] | pH>7 |
Bu metin bu kaynaklardan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 14.1: Brønsted-Lowry Acids and Bases, ve Section 14.2: pH and pOH.