4.11: خلاصه
- Page ID
- 216236
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\( \newcommand{\dsum}{\displaystyle\sum\limits} \)
\( \newcommand{\dint}{\displaystyle\int\limits} \)
\( \newcommand{\dlim}{\displaystyle\lim\limits} \)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\id}{\mathrm{id}}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)
\( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
\( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\)
\( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\)
\( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\)
\( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\)
\( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\)
\( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\)
\( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
\( \newcommand{\vectorA}[1]{\vec{#1}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorAt}[1]{\vec{\text{#1}}} % arrow\)
\( \newcommand{\vectorB}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\( \newcommand{\vectorC}[1]{\textbf{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorD}[1]{\overrightarrow{#1}} \)
\( \newcommand{\vectorDt}[1]{\overrightarrow{\text{#1}}} \)
\( \newcommand{\vectE}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{\mathbf {#1}}}} \)
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \)
\(\newcommand{\longvect}{\overrightarrow}\)
\( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)
\(\newcommand{\avec}{\mathbf a}\) \(\newcommand{\bvec}{\mathbf b}\) \(\newcommand{\cvec}{\mathbf c}\) \(\newcommand{\dvec}{\mathbf d}\) \(\newcommand{\dtil}{\widetilde{\mathbf d}}\) \(\newcommand{\evec}{\mathbf e}\) \(\newcommand{\fvec}{\mathbf f}\) \(\newcommand{\nvec}{\mathbf n}\) \(\newcommand{\pvec}{\mathbf p}\) \(\newcommand{\qvec}{\mathbf q}\) \(\newcommand{\svec}{\mathbf s}\) \(\newcommand{\tvec}{\mathbf t}\) \(\newcommand{\uvec}{\mathbf u}\) \(\newcommand{\vvec}{\mathbf v}\) \(\newcommand{\wvec}{\mathbf w}\) \(\newcommand{\xvec}{\mathbf x}\) \(\newcommand{\yvec}{\mathbf y}\) \(\newcommand{\zvec}{\mathbf z}\) \(\newcommand{\rvec}{\mathbf r}\) \(\newcommand{\mvec}{\mathbf m}\) \(\newcommand{\zerovec}{\mathbf 0}\) \(\newcommand{\onevec}{\mathbf 1}\) \(\newcommand{\real}{\mathbb R}\) \(\newcommand{\twovec}[2]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\ctwovec}[2]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\threevec}[3]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cthreevec}[3]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fourvec}[4]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfourvec}[4]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\fivevec}[5]{\left[\begin{array}{r}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\cfivevec}[5]{\left[\begin{array}{c}#1 \\ #2 \\ #3 \\ #4 \\ #5 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\mattwo}[4]{\left[\begin{array}{rr}#1 \amp #2 \\ #3 \amp #4 \\ \end{array}\right]}\) \(\newcommand{\laspan}[1]{\text{Span}\{#1\}}\) \(\newcommand{\bcal}{\cal B}\) \(\newcommand{\ccal}{\cal C}\) \(\newcommand{\scal}{\cal S}\) \(\newcommand{\wcal}{\cal W}\) \(\newcommand{\ecal}{\cal E}\) \(\newcommand{\coords}[2]{\left\{#1\right\}_{#2}}\) \(\newcommand{\gray}[1]{\color{gray}{#1}}\) \(\newcommand{\lgray}[1]{\color{lightgray}{#1}}\) \(\newcommand{\rank}{\operatorname{rank}}\) \(\newcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\col}{\text{Col}}\) \(\renewcommand{\row}{\text{Row}}\) \(\newcommand{\nul}{\text{Nul}}\) \(\newcommand{\var}{\text{Var}}\) \(\newcommand{\corr}{\text{corr}}\) \(\newcommand{\len}[1]{\left|#1\right|}\) \(\newcommand{\bbar}{\overline{\bvec}}\) \(\newcommand{\bhat}{\widehat{\bvec}}\) \(\newcommand{\bperp}{\bvec^\perp}\) \(\newcommand{\xhat}{\widehat{\xvec}}\) \(\newcommand{\vhat}{\widehat{\vvec}}\) \(\newcommand{\uhat}{\widehat{\uvec}}\) \(\newcommand{\what}{\widehat{\wvec}}\) \(\newcommand{\Sighat}{\widehat{\Sigma}}\) \(\newcommand{\lt}{<}\) \(\newcommand{\gt}{>}\) \(\newcommand{\amp}{&}\) \(\definecolor{fillinmathshade}{gray}{0.9}\)ترکیبی که می تواند یک پروتون (یون هیدروژن) را به یک ترکیب دیگر اهدا کند، اسید Brønsted-Lowry نامیده می شود. ترکیبی که پروتون را می پذیرد، یک پایه Brønsted-Lowry نامیده می شود. گونه ای که پس از یک اسید Brønsted-Lowry یک پروتون را از دست داده است، باز مزدوج اسید است. گونه ای که وقتی یک باز Brønsted-Lowry پروتون به دست می آورد تشکیل می شود، اسید مزدوج باز است. بنابراین، یک واکنش اسید و باز زمانی رخ می دهد که یک پروتون از یک اسید به یک باز منتقل می شود، با تشکیل باز مزدوج اسید واکنش دهنده و تشکیل اسید مزدوج باز واکنش دهنده. گونههای آمفیپروتیک میتوانند هم به عنوان دهنده پروتون و هم به عنوان پذیرنده پروتون عمل کنند. آب مهمترین گونه آمفیپروتیک است. این می تواند هر دو یون هیدرونیوم، H 3 O + و یون هیدروکسید، OH - را تشکیل دهد زمانی که تحت اتویونیزاسیون قرار می گیرد:
حاصلضرب یونی آب، K w ثابت تعادل برای واکنش اتویونیزاسیون است:
غلظت یون های هیدرونیوم و هیدروکسید در محیط های آبی اغلب به ترتیب به صورت مقادیر pH و PoH لگاریتمی نشان داده می شود. در دمای 25 درجه سانتیگراد، تعادل اتوپروتولیز برای آب نیاز به مجموع pH و POH برابر 14 برای هر محلول آبی دارد. غلظت نسبی هیدرونیوم و یون هیدروکسید در یک محلول وضعیت آن را به عنوان اسیدی ([H 3 O +] > [OH -])، پایه ([H 3 O +] < [OH -]) یا خنثی ([H 3 O +] = [OH -]) تعریف می کند. در دمای 25 درجه سانتیگراد، pH < 7 indicates an acidic solution, a pH > 7 یک محلول اساسی و pH = 7 یک محلول خنثی است.
قدرت نسبی اسیدها و بازها در مقادیر ثابت یونیزاسیون آنها منعکس می شود. هرچه اسید یا باز قوی تر باشد، ثابت یونیزاسیون آن بزرگتر است. یک رابطه متقابل بین نقاط قوت یک جفت اسید و باز مزدوج وجود دارد: هرچه اسید قوی تر باشد، باز مزدوج آن ضعیف تر است. آب یک اثر تسطیح کننده بر روی اسیدها یا بازهای محلول اعمال می کند و به طور کامل واکنش نشان می دهد تا یون های هیدرونیوم و هیدروکسید مشخصه خود را تولید کند (قوی ترین اسید و باز که ممکن است در آب وجود داشته باشد). قدرت اسیدهای دوتایی از چپ به راست در طول یک دوره از جدول تناوبی افزایش می یابد (CH 4 < NH 3 < H 2 O < HF)، و آنها یک گروه را افزایش می دهند (HF < HCl < HBr < HI). قدرت اکسیاسیدها که حاوی همان عنصر مرکزی هستند با افزایش تعداد اکسیداسیون عنصر افزایش می یابد (H 2 SO 3 < H 2 SO 4). قدرت اکسی اسیدها نیز با افزایش الکترونگاتیوی عنصر مرکزی افزایش می یابد [H 2 Seo 4 < H 2 SO 4].
یون های تشکیل دهنده نمک ممکن است دارای ویژگی اسیدی یا اساسی باشند، هنگامی که در آب حل می شوند، یونیزه می شوند تا محلول های اسیدی یا بازی تولید کنند. کاتیونهای اسیدی معمولاً شرکای مزدوج بازهای ضعیف هستند و آنیونهای بازی شرکای مزدوج اسیدهای ضعیف هستند. بسیاری از یون های فلزی هنگام حل شدن به مولکول های آب پیوند می خورند تا یون های پیچیده ای تولید کنند که ممکن است به عنوان اسید عمل کنند.
اسیدی که حاوی بیش از یک پروتون یونیزه است، یک اسید پلی پروتیک است. این اسیدها تحت واکنشهای یونیزاسیون گام به گام شامل انتقال پروتونهای منفرد قرار میگیرند. ثابت یونیزاسیون برای اسیدهای پلی پروتیک با هر مرحله بعدی کاهش می یابد؛ این کاهش ها به طور معمول به اندازه کافی بزرگ هستند تا محاسبات تعادل ساده ای را که هر مرحله را به طور جداگانه انجام می دهند، اجازه دهند.
محلول هایی که حاوی مقادیر قابل توجهی از یک جفت اسید و باز مزدوج ضعیف هستند بافر نامیده می شوند. یک محلول بافر شده تنها تغییرات جزئی در pH را هنگامی که مقدار کمی اسید یا باز اضافه می شود، تجربه می کند. افزودن مقادیر زیادی اسید یا باز می تواند از ظرفیت بافر فراتر رود، مصرف بیشتر یک شریک مزدوج و جلوگیری از عمل بافر بیشتر.
منحنی تیتراسیون برای تیتراسیون اسید و باز به طور معمول یک نمودار pH در مقابل حجم تیترانت اضافه شده است. این منحنی ها در انتخاب شاخص های اسید و باز مناسب که امکان تعیین دقیق نقاط انتهایی تیتراسیون را فراهم می کنند، مفید هستند.