Kluczowa różnica – kwasowość kontra zasadowość
Kwasowość i zasadowość związków są wskaźnikami pH. Kwasowość podłoża jest powodowana przez związki kwasowe, które mogą uwalniać jony wodorowe (H+), co skutkuje niskim pH tego podłoża. Zasadowość pożywki jest spowodowana przez związki zasadowe, które mogą uwalniać jony wodorotlenkowe (OH–), powodując wysokie pH w pożywce. Kluczowa różnica między kwasowością a zasadowością polega na tym, że kwasowość powoduje niskie pH, podczas gdy zasadowość powoduje wysokie pH w środowisku wodnym.
Co to jest kwasowość?
Kwasowość to poziom kwasu w substancjach. Stężenie jonów wodorowych (H+) jest głównym parametrem używanym do identyfikacji kwasowości. Stężenie jonów wodorowych wyraża się jako wartość pH. pH to ujemny logarytm stężenia jonów wodorowych. Stąd im wyższe stężenie jonów wodorowych, tym niższe pH. Niska wartość pH wskazuje na wyższą kwasowość.
Zgodnie z kwasowością substancji istnieją dwa rodzaje kwasów: mocne kwasy i słabe kwasy. Silne kwasy powodują podwyższenie kwasowości w środowisku wodnym, natomiast słabe kwasy obniżają kwasowość. Silne kwasy mogą całkowicie zdysocjować na jony, uwalniając wszystkie możliwe jony wodorowe (H+). W przeciwieństwie do tego słaby kwas częściowo dysocjuje, uwalniając tylko niektóre jony wodorowe. Kwasy można również podzielić na kwasy monoprotonowe i kwasy poliprotonowe; Kwasy monoprotonowe uwalniają jeden jon wodorowy na cząsteczkę, podczas gdy kwasy poliprotonowe uwalniają więcej jonów wodorowych na cząsteczkę.
Kwasowość kwasów jest określona przez pKa kwasu. pKa jest ujemnym logarytmem Ka. Ka jest stałą dysocjacji kwasu roztworu. Jest to ilościowy pomiar mocy kwasu w roztworze (lub kwasowości). Niższe pKa, tym silniejszy kwas. Im wyższa wartość pKa, tym słabszy kwas.
Ilustracja 01: Sok z cytryny ma wysoką kwasowość
Okresowe trendy kwasowości pierwiastków chemicznych zależą zasadniczo od ich wartości elektroujemności. Elektroujemność pierwiastków chemicznych wzrasta od lewej do prawej od okresu. Jeśli elektroujemność atomu jest wyższa, może bardzo łatwo ustabilizować na nim atom ujemny, ponieważ ma większe powinowactwo do elektronów. Dlatego jony wodorowe związane z wysokimi elektroujemnymi atomami są łatwo uwalniane niż nisko elektroujemne atomy, co skutkuje wyższą kwasowością. Schodząc w dół grupy w układzie okresowym, kwasowość wzrasta. Dzieje się tak, ponieważ rozmiar atomów wzrasta w dół grupy. Duże atomy mogą stabilizować na nich ładunki ujemne (poprzez rozkład ładunku); stąd jon wodorowy związany z dużym atomem może być łatwo uwolniony.
Co to jest podstawa?
Zasadowość substancji to liczba atomów wodoru, które można zastąpić zasadą w danym kwasie. Innymi słowy, zasadowość związku to liczba jonów wodorowych, które mogą całkowicie reagować z jonami wodorotlenkowymi uwalnianymi przez zasadę.
Rysunek 02: Struktura chemiczna jonów wodorotlenkowych
Czynniki, które mogą wpływać na zasadowość związku są wymienione poniżej.
- Elektronegatywność
- Promień atomowy
- Opłaty formalne
Elektroujemność atomu odnosi się do jego powinowactwa do elektronów. Atom o wysokiej elektroujemności może przyciągać elektrony w porównaniu z atomami o niskiej elektroujemności. Wyższa elektroujemność, niższa zasadowość. Aby uwolnić jon wodorotlenowy, elektrony wiązania między atomem tlenu a resztą cząsteczki powinny być całkowicie przyciągnięte przez atom tlenu (atom tlenu w grupie wodorotlenkowej powinien być bardziej elektroujemny niż drugi atom, z którym jest związany). Np. jeśli zasadowość ROH jest wysoka, elektroujemność R jest mniejsza niż atomu tlenu.
Rysunek 03: Mydła to słabe zasady powstałe w reakcji kwasów tłuszczowych z wodorotlenkiem sodu lub wodorotlenkiem potasu.
Promień atomowy to kolejny czynnik, który wpływa na zasadowość związku. Jeśli promień atomu jest mały, gęstość elektronowa tego atomu jest wysoka. W związku z tym jon wodorotlenkowy można łatwo uwolnić. Wtedy zasadowość tego związku jest stosunkowo wysoka.
Opłaty formalne to zazwyczaj ładunki dodatnie lub ujemne. Dodatni ładunek formalny wskazuje na mniejszą gęstość elektronową. W związku z tym elektrony wiązania nie mogą być całkowicie przyciągnięte przez jon wodorotlenowy. Wtedy nie może być łatwo uwolniony (jon wodorotlenkowy), co wskazuje na niższą zasadowość. Natomiast ujemny ładunek formalny powoduje wyższą zasadowość.
Jaka jest różnica między kwasowością a zasadowością?
Kwasowość kontra zasadowość |
|
| Kwasowość to poziom kwasu w substancjach. | Zasadowość odnosi się do stanu zasady, która może uwalniać jony wodorotlenowe (OH-). |
| pH | |
| Kwasowość powoduje niskie pH w środowiskach wodnych. | Zasadowość powoduje wysokie pH w środowiskach wodnych. |
| Jony | |
| Kwasowość wskazuje na wysokie stężenie jonów wodorowych w medium. | Zasadowość wskazuje na wysokie stężenie jonów wodorotlenowych w medium. |
| Trendy okresowe | |
| Kwasowość wzrasta od lewej do prawej w okresie i w dół grupy. | Zasadowość zmniejsza się od lewej do prawej w okresie i w dół grupy. |
| Wpływ elektroujemności | |
| Kwasowość jest wysoka, jeśli elektroujemność (atomu, z którym jest związany atom wodoru) jest wysoka. | Zasadowość jest wysoka, jeśli elektroujemność (atomu, z którym związany jest atom tlenu lub jon wodorotlenowy) jest niska. |
Podsumowanie – Kwasowość kontra zasadowość
Kwasowość i zasadowość to dwa podstawowe terminy używane w chemii. Kwasowość jest powodowana przez związki kwasowe. Zasadowość jest powodowana przez związki zasadowe. Kluczowa różnica między kwasowością a zasadowością polega na tym, że kwasowość powoduje niskie pH, podczas gdy zasadowość powoduje wysokie pH w środowisku wodnym.
