Roztwory kwasowe, zasadowe i obojętne

Niektóre substancje są kwasowe. Tak jak sok z cytryny. Inne są ich przeciwieństwem. Tak jak ten proszek, którego można użyć do czyszczenia rur: worodotlenek sodu. Przeciwieństwo kwasu nazywamy zasadą.

Wodne roztwory zasad nazywamy roztworami zasadowymi. Określenie, że jakaś substancja jest kwasowa lub zasadowa, wskazuje na liczbę jonów wodoru w roztworze. W roztworach kwasowych jest wiele jonów wodoru na litr. Z kolei w roztworach zasadowych, jonów wodoru na litr jest niewiele. Czekaj, co to właściwie znaczy?

Wiele lub niewiele jonów wodoru w porównaniu do czego? Gdzie leży granica pomiędzy „wiele” a „niewiele”? Porównujemy roztwór z czystą wodą. Jeśli jest w nim więcej jonów wodoru, niż w tej samej ilości czystej wody, roztwór jest kwasowy. Jeśli jest w nim mniej jonów wodoru w porównaniu do czystej wody, roztwór jest zasadowy.

Co masz na myśli, mówiąc „jonów wodoru w czystej wodzie”? Skoro jest czysta, zawiera tylko H2O. Wtedy nie będzie tam żadnych jonów, prawda? Owszem, będą. Popatrz: Prawie wszystkie cząsteczki wody wyglądają tak.

Jeden atom tlenu i dwa atomy wodoru. Ale niewielka liczba cząsteczek wody podzieli się, o tak. Tak się dzieje tylko w jednej na sześćset milionów cząsteczek wody. To jednak oznacza, że zawsze mamy odrobinę jonów wodoru, nawet w czystej wodzie. Z tym właśnie porównujemy roztwór, gdy chcemy dowiedzieć się, czy jest kwasowy czy zasadowy.

Roztwór zawierający więcej jonów wodoru niż czysta woda, jest kwasowy. Roztwór zawierający mniej jonów wodoru niż czysta woda, jest zasadowy. Jeśli liczba jonów wodoru jest dokładnie taka sama, jak w czystej wodzie, mówimy, że jest to roztwór obojętny. Roztwór obojętny można też opisać w inny sposób. Spójrzmy jeszcze raz na cząsteczkę wody.

Każda cząsteczka wody, która uległa podziałowi nie tylko tworzy jon wodoru. Druga jej część też staje się jonem, złożonym z tlenu i wodoru. Ten jon nazywamy jonem wodorotlenkowym, OH minus. To jest inny sposób na określenie, czy dany roztwór jest kwasowy, zasadowy czy obojętny. Na każdy atom wodoru, uwolniony w czystej wodzie przypada dokładnie tyle samo utworzonych jonów wodorotlenkowych.

To oznacza, że w czystej wodzie jest dokładnie tyle samo jonów wodorowych co wodorotlenkowych. W roztworze kwasowym jest więcej jonów wodorowych niż wodorotlenkowych. W roztworze zasadowym jest więcej OH minus niż H plus. Co się stanie, jeśli wymieszamy roztwór kwasowy z zasadowym? Czy dzięki temu będzie jednocześnie kwasowy i zasadowy?

Sprawdźmy. Jeśli weźmiemy dokładnie tę samą ilość obydwu cieczy, w mieszaninie będzie taka sama liczba obydwu rodzajów jonów. Zgodnie z naszą definicją gdy jonów wodorowych jest tyle samo, co wodorotlenkowych, roztwór jest obojętny. Mówimy, że roztwór kwasowy i zasadowy wzajemnie się zobojętniły, inaczej zneutralizowały. A więc roztwór obojętny będzie zawierał dużo jonów wodorowych z kwasu i dużo jonów wodorotlenkowych z zasady?

Nie, to nie tak. Gdy tylko wymieszamy roztwory kwasowy i zasadowy, prawie wszystkie jony wodorowe i wodorotlenkowe połączą się ze sobą, tworząc cząsteczki wody. Pozostanie tylko kilka jonów wodorowych i taka sama liczba jonów wodorotlenkowych. Tak jak w czystej wodzie. Tak więc w roztworze kwasowym jest więcej jonów wodorowych niż wodorotlenkowych, a w roztworze zasadowym jest odwrotnie: więcej jest jonów wodorotlenkowych, niż wodorowych.

Gdy roztwór kwasowy i zasadowy połączą się, następuje neutralizacja, czyli zobojętnienie. Jeśli użyjemy odpowiednich ilości kwasu i zasady, powstanie mieszanina, zawierająca tyle samo jonów wodorowych co wodorotlenkowych: roztwór obojętny. Prawie wszystkie jony połączą się ze sobą, tworząc cząsteczki wody.