این مقاله به بررسی تعاریف علمی اسید و باز، ویژگی های شیمیایی آنها و نظریه هایی مانند آرنیوس، لوری برونستد و لوییس در شیمی آلی و معدنی می پردازد.
تعریف اسید و باز
اسیدها ترکیباتی با مزه ترش، خاصیت خورندگی و توانایی تغییر رنگ شناساگرها هستند. این مواد هنگام واکنش با بازها، واکنش خنثی سازی انجام می دهند. در مقابل، بازها موادی با طعم تلخ و حالت لغزنده هستند که همانند اسیدها می توانند شناساگرها را دگرگون کنند و با اسیدها وارد واکنش خنثی سازی شوند.
تعاریف علمی مختلف از اسید و باز
تعریف لیبیگ
یوهانس فون لیبیگ در قرن نوزدهم اسید را ماده ای تعریف کرد که در ساختار خود دارای هیدروژن فعال باشد؛ به گونه ای که در برخورد با فلزات، این هیدروژن جایگزین شده و گاز هیدروژن آزاد گردد.
نظریه آرنیوس
سوانت آرنیوس، شیمی دان سوئدی، اسید را ماده ای معرفی کرد که در محیط آبی یون +H (یا +H3O) آزاد می کند و باز را ترکیبی دانست که یون -OH تولید می کند. این تعریف محدود به محلول های آبی است و کاربرد آن در محیط های غیر آبی محدود می شود.
نظریه لوری-برونستد
در این رویکرد که توسط لوری و برونستد ارائه شد، اسید به عنوان گونه ای تعریف می شود که در واکنش ها پروتون (یون +H) را اهدا می کند، در حالی که باز نقش پذیرنده پروتون را دارد. این تعریف در محیط های غیر آبی نیز قابل استفاده است.
نظریه لوییس
گیلبرت لوییس تعریف گسترده تری از اسید و باز ارائه داد. بر اساس این نظریه، اسید ماده ای است که می تواند یک جفت الکترون بپذیرد و باز ترکیبی است که یک جفت الکترون را اهدا می کند. این رویکرد بر پایه نظریه های اوربیتالی مولکولی بنا شده و در شیمی آلی و غیر آلی کاربرد زیادی دارد.
نگاهی تاریخی به مفهوم اسید
آشنایی بشر با اسیدها به دوران باستان باز می گردد. اسیدهای طبیعی مانند سرکه، آبلیمو و آبغوره در زندگی روزمره شناخته شده بودند. در قرون وسطی، کیمیاگران توانستند اسیدهایی همچون سولفوریک، کلریدریک و نیتریک را از ترکیبات معدنی استخراج و به صورت محلول های آبی مورد استفاده قرار دهند. از جمله این تلاش ها، می توان به تهیه اسید سولفوریک توسط جابر بن حیان از طریق تقطیر زاج سبز اشاره کرد.
در قرن هجدهم، لاووازیه بر این باور بود که اکسیژن عنصر اصلی در ترکیب همه اسیدهاست. اما این نظریه توسط دیوی و لیبیگ رد شد و هیدروژن به عنوان عنصر کلیدی در ساختار اسیدها معرفی شد.
ویژگی های عمومی اسیدها
- اسیدها در آب یون +H آزاد می کنند.
- مزه ای ترش دارند.
- کاغذ تورنسل را قرمز می کنند.
- با فلزاتی مانند روی و آهن واکنش می دهند و گاز هیدروژن تولید می کنند.
- در واکنش با بازها، نمک و آب به وجود می آورند.
- با ترکیبات کربناته مانند سنگ مرمر واکنش داده، گاز دی اکسید کربن آزاد می کنند.
اهمیت نظریه آرنیوس
با درک بهتر فرآیند یونیزاسیون در محلول های آبی، نظریه آرنیوس نقش مهمی در تحول فهم علمی از اسیدها ایفا کرد. این نظریه پایه ای برای بررسی واکنش های اسیدی- بازی در محیط های آبی فراهم ساخت و مسیر توسعه نظریه های بعدی را هموار نمود.