Kwasy, zasady i sole
Teorie kwasów i zasad, pH, wskaźniki, reakcje zobojętniania, sole, hydroliza
Kwasy, zasady i sole
1. Teorie kwasów i zasad
a) Teoria Arrheniusa
- Kwas — substancja dysocjująca w wodzie z wytworzeniem jonów H⁺ (H₃O⁺).
- Zasada — substancja dysocjująca w wodzie z wytworzeniem jonów OH⁻.
b) Teoria Brønsteda-Lowry'ego
- Kwas — donor (dawca) protonów H⁺.
- Zasada — akceptor (biorca) protonów H⁺.
Przykład: NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻
- NH₃ — zasada (przyjmuje H⁺)
- H₂O — kwas (oddaje H⁺)
2. Najważniejsze kwasy nieorganiczne
| Kwas | Wzór | Dysocjacja | Moc |
|------|------|-----------|-----|
| Kwas solny | HCl | HCl → H⁺ + Cl⁻ | mocny |
| Kwas siarkowy(VI) | H₂SO₄ | H₂SO₄ → 2H⁺ + SO₄²⁻ | mocny |
| Kwas azotowy(V) | HNO₃ | HNO₃ → H⁺ + NO₃⁻ | mocny |
| Kwas fosforowy(V) | H₃PO₄ | H₃PO₄ ⇌ 3H⁺ + PO₄³⁻ | słaby |
| Kwas węglowy | H₂CO₃ | H₂CO₃ ⇌ 2H⁺ + CO₃²⁻ | słaby |
| Kwas siarkowodorowy | H₂S | H₂S ⇌ 2H⁺ + S²⁻ | słaby |
3. Najważniejsze zasady (wodorotlenki)
| Zasada | Wzór | Dysocjacja | Moc |
|--------|------|-----------|-----|
| Wodorotlenek sodu | NaOH | NaOH → Na⁺ + OH⁻ | mocna |
| Wodorotlenek potasu | KOH | KOH → K⁺ + OH⁻ | mocna |
| Wodorotlenek wapnia | Ca(OH)₂ | Ca(OH)₂ → Ca²⁺ + 2OH⁻ | mocna |
| Wodorotlenek amonu | NH₃·H₂O | NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻ | słaba |
4. Skala pH
pH = −log[H⁺] pOH = −log[OH⁻] pH + pOH = 14 (w 25°C)
| pH | Odczyn | Przykłady |
|----|--------|-----------|
| 0–3 | silnie kwasowy | kwas żołądkowy (1), ocet (2,5) |
| 4–6 | słabo kwasowy | kawa (5), deszcz (5,6) |
| 7 | obojętny | czysta woda |
| 8–10 | słabo zasadowy | mydło (9), mleko magnezji (10) |
| 11–14 | silnie zasadowy | amoniak (11), ług sodowy (14) |
Wskaźniki pH:
| Wskaźnik | Barwa kwasowa | Barwa obojętna | Barwa zasadowa |
|----------|-------------|---------------|---------------|
| Oranż metylowy | czerwona (<3,1) | pomarańczowa | żółta (>4,4) |
| Fenoloftaleina | bezbarwna (<8,2) | — | malinowa (>10) |
| Lakmus | czerwona | fioletowa | niebieska |
| Papierek uniwersalny | kolory wg skali | — | kolory wg skali |
5. Reakcja zobojętniania
Kwas + Zasada → Sól + Woda
HCl + NaOH → NaCl + H₂O
H₂SO₄ + 2KOH → K₂SO₄ + 2H₂O
H₃PO₄ + 3NaOH → Na₃PO₄ + 3H₂O
6. Sposoby otrzymywania soli
| Metoda | Reakcja | Przykład |
|--------|---------|---------|
| Kwas + zasada | HCl + NaOH → NaCl + H₂O | — |
| Kwas + metal | 2HCl + Zn → ZnCl₂ + H₂↑ | metale przed H₂ w szeregu |
| Kwas + tlenek metalu | 2HCl + CaO → CaCl₂ + H₂O | — |
| Tlenek kwasowy + zasada | CO₂ + 2NaOH → Na₂CO₃ + H₂O | — |
| Tlenek kwasowy + tlenek zasadowy | CO₂ + CaO → CaCO₃ | — |
| Sól + kwas | Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑ | kwas silniejszy wypiera słabszy |
| Sól + sól | NaCl + AgNO₃ → AgCl↓ + NaNO₃ | wymiana, jeśli powstaje osad |
7. Hydroliza soli
Reakcja soli z wodą, dająca roztwór o odczynie innym niż obojętny.
| Sól z: | Odczyn | Przykład |
|--------|--------|---------|
| Mocny kwas + mocna zasada | obojętny (pH ≈ 7) | NaCl, KNO₃ |
| Mocny kwas + słaba zasada | kwasowy (pH < 7) | NH₄Cl, FeCl₃ |
| Słaby kwas + mocna zasada | zasadowy (pH > 7) | Na₂CO₃, CH₃COONa |
| Słaby kwas + słaba zasada | zależy od Ka i Kb | NH₄CH₃COO |
8. Najczęstsze błędy
- Mylenie mocy kwasu z jego stężeniem (HCl rozcieńczony to nadal kwas mocny).
- Zapominanie o współczynnikach stechiometrycznych w reakcji zobojętniania kwasów wieloprotonowych.
- Mieszanie dysocjacji (rozkład na jony) z hydrolizą (reakcja z wodą).