Hafta 10: ASİTLER ve BAZLAR

Asit-Baz Tanımları Uzun yıllardan bu yana asitler, sulu çözeltilerinin tadı ekşimsi ve mavi turnusol kağıdının rengini kırmızıya dönüştüren ve bazları nötralleştiren maddeler, bazlar ise sulu çözeltilerinin tadı acımsı ve kırmızı turnusol kağıdını maviye dönüştüren ve asitleri nötralleştiren maddeler olarak bilinmektedir. Günümüzde Arrhenius Brønsted-Lowry Lewis asit-baz tanımları kullanılmaktadır.

Arrhenius Asit-Baz Tanımı

Hidroflorik asit (HF), hidroklorik asit (HCl), hidrobromik asit (HBr), hidroiyodik asit (HI), nitrik asit (HNO3), perklorik asit (HClO4), nitröz asit (HNO2) ve asetik asit (CH3COOH) gibi asitler tek proton (hidrojen iyonu = H+) içerirler, bunun yanında sülfürik asit (H2SO4), karbonik asit (H2CO3) ve hidrosülfürik asit (H2S) gibi asitler iki protonlu, fosforik asit (H3PO4) ise üç protonludur. NaOH ve KOH gibi bazlar tek hidroksit, Ca(OH)2 gibi bazlar ise iki tane hidroksit iyonu içerirler.

Asit ve baz arasında proton verilmesi ve alınması ile birbirine dönüşebilen bu tür asit-baz çiftlerine konjuge (eşlenik) asit-baz çifti denir. Yukarıdaki tepkimede , HNO2’in konjuge bazı NO2- ve bu bazının konjuge asididi de HNO2’dir. Diğer taraftan H2O, H3O+ un konjuge bazı, H3O+, H2O un konjuge asididir. Sonuç olarak; HNO2– ve H2O –H3O+ olmak üzere bu tepkimede iki konjuge asit-baz çifti vardır. Asit ve bazları karıştırmamak için 1 ve 2 rakamları kullanılır. Tepkimede 1 numara asit (HNO2) ise, 1 numaralı baz (NO2-) da onun konjuge bazıdır. 2 numara ile gösterilen baz (H2O) ve onun konjuge asidi ise hidronyum (H3O+) dur.

Nötralleşme. Bir asit ile bazın reaksiyona girerek birbirlerinin asit ve bazlığını nötürleştirmesidir. HCl + NaOH  H2O + NaCl Reaksiyon sonucunda su ve tuz adı verilen iyonik bileşik oluşur

Asit ve Bazların Kuvveti Bazların proton kapma yarışından dolayı, Brønsted-Lowry asit-baz tepkimeleri, asitler ve bazlar arasında yarışmalı iki tepkime gibi düşünülebilir. Örneğin; tepkimesi hemen hemen tamamen sağa doğru yönlenir. Bu durumda, HCl in proton verme eğilimi H2O dan daha fazladır ve denge tamamen sağa kaymıştır. Burada HCl, H3O+ dan daha kuvvetli bir asittir. Proton kapma yarışında Cl– yerine H2O hemen hemen tüm protonları almıştır. Kuvvetli asit olan HCl ün konjuge bazı olan Cl– iyonu zayıf bir bazdır. Kuvvetli asitlerin konjuge bazları zayıftır, çünkü kuvvetli asitler kolaylıkla proton kaybederler. Benzer şekilde, kuvvetli bir baz protonları kuvvetli bir şekilde çeker, bu baz, protonlarını kolaylıkla vermeyen zayıf bir aside konjugedir. Hidroklorik asit (HCl), nitrik asit (HNO3) ve perklorik asit (HClO4) gibi asitler sulu çözeltide kuvvetli asittirler ve tamamen iyonlaşırlar. Asetik asit (CH3COOH) ve nitröz asit (HNO2) gibi asitler tamamen iyonlaşamazlar, çok az iyonlaşırlar, dolayısıyla bu asitler zayıf asitlerdir. Benzer şekilde sodyum hidroksit (NaOH) ve potasyum hidroksit (KOH) gibi bazlar kuvvetli bazlar, amonyak (NH3) ve metilamin (CH3NH2) gibi bazlar ise zayıf bazlar olarak bilinirler. Periyodik çizelgede aynı periyotta yer alan elementlerin hidrojenli bileşikleri için asitlik kuvveti, genel olarak periyotta soldan sağa doğru gidildikçe elektronegativite artışına paralel olarak artar. Örneğin; 2. periyotta asitlik kuvveti, NH3 <H2O < HF sırasında artar. Anyonların bazlık güçleri konjuge asitlerinin güçleri dikkate alınarak bulunabilir. Örneğin; H2S, H2O dan daha güçlü bir asittir ve dolayısıyla S2–, O2– den daha zayıf bazdır. 2. periyotta bazlık NH2– > OH– > F– sırasında azalır. N3–, O2– ve F– şeklinde yük azalması da bunda etkindir.

Periyodik çizelgede aynı grupta yer alan elementlerin hidrojenli bileşiklerinde ise asitlik kuvveti, merkez atomun büyüklüğü arttıkça artar. Örneğin; aynı grupta yer alan F, Cl, Br ve I elementlerinin hidrojenli bileşiklerinin asitlik kuvveti elektronegativite etkisinden beklenenin tersine aynı grupta yukarıdan aşağıya doğu artar (HF < HCl < HBr < HI). Bu gibi durumlarda atomun büyüklüğünün etkisi, elektronegativite etkisini bastırır. H-O-Z şeklinde gösterilen oksiasitlerin asitlik güçleri, Z nin elektronegatifliğinin artması ile artar. Örneğin; HOCl > HOBr > HOI sırasında asitlik değişir. Benzer şekilde HOCl < HClO2 < HClO3 < HClO4 sırasında asitlik kuvveti, merkez atomun yükseltgenme sayısı, formal yükü ve O atomu sayısı arttıkça artar. O atomu sayısının artması her zaman asitliğin arttığı anlamına gelmemelidir. Örneğin; fosfor içeren H3PO2, H3PO3 ve H3PO4 asitlerinde O sayısı en fazla olan H3PO4 ve aynı zamanda yükseltgenme sayısı en büyük olan (+5) yine H3PO4 dir, fakat bu üç bileşikteki her bir merkez atomun (P) formal yükü aynıdır (+1) ve bu nedenle de asitlik kuvvetleri arasında önemli bir fark yoktur.