اسید و باز یکی از مهم ترین اصطلاحات جهان شیمی است. تمام ما در طول روز، با این نوع مواد، سروکار داریم. اغلب مواد خوراکی ما خاصیت اسیدی یا بازی دارند. تعریفهای زیادی برای این دو اصطلاح، وجود دارد. ولی طبق جدیدترین تعریفی که مطرح می گردد، اسید ماده ای است که طی واکنش، جفت الکترون می پذیرد یا پروتون می دهد. باز ماده ای است که جفت الکترون می دهد یا پروتون را دریافت می کند. به طور کلی، اسیدها و بازها، دو ماده مخالف هم هستند که در اثر واکنش بین آنها، یک واکنش خنثی سازی شکل می گیرد. یکی از مهمترین شاخصه هایی که با آن می توان اسید و باز را تشخیص داد pH است. pH مقیاسی است که از 14 درجه تشکیل شده است.
در این مطلب موضوعات زیر را مطالعه خواهید کرد:
اسید چیست؟
اسید، یون یا مولکولی است که طی یک واکنش، جفت الکترون می گیرد و با این قابلیت، امکان برقراری پیوند کووالانسی را فراهم می کند. به عبارت دیگر، در طی واکنش، پروتون از دست می دهد. البته در دنیای شیمی، تعاریف مختلفی برای این دسته از مواد وجود دارند که تعاریف آرنیوس، برونستد-لوری و لوییس از مهمترین آنها می باشد. آرنیوس بر این اعتقاد است به موادی اسیدی می گویند که قابلیت افزایش یونهای H+ در زمان انحلال در آب را دارند. بر اساس نظریه برونستد-لوری، اسیدها پروتون دهنده است. با این حال لوییس، مهمترین و کاربردی ترین تعریف را برای اسید و باز، مطرح نمود. بر اساس نظریه لوییس، اسید می تواند یک جفت الکترون را بپذیرد.
اینگونه مواد، خاصیت خاص خود را دارند که از جمله آنها می توان به آزاد کردن پروتون در محلول آبی، ترش مزه بودن، قرمز کردن کاغذ شناساگر و داشتن pH کمتر از 7 اشاره کرد. اسیدها بر اساس قابلیت تفکیک یون در آب، طبقه بندی می شوند که این مورد از دیگر ویژگیهای آنها است. بر این اساس، اسید به دو نوع قوی و ضعیف، تقسیم می شود. به اسیدهایی که می توانند به طور کامل، در آب، تفکیک یون انجام دهند اسید قوی می گویند. از جمله اسیدهای قوی می توان به نیتریک، سولفوریک و هیدروبرومیک اشاره کرد. طبیعتا، عکس العمل اسیدهای ضعیف، بالعکس اسیدهای قوی است. به این صورت که نمی توانند به طور کامل، تفکیک یون در آب را انجام دهند. بوریک اسید، کربنیک اسید، هیدروسیانیک اسید و فسفریک اسید از جمله این اسیدها هستند.
باز چیست؟
به آن دسته از موادی که قابلیت آزاد کردن یونهای هیدروکسید در آب دارند باز می گویند. به بازها مواد قلیایی هم می گویند. برای بازها نیز، تعاریف مختلفی، مطرح شده است. طبق نظریه آرنیوس، بازها قابلیت افزایش یون H3O+ در زمان انحلال در آب را دارند. برونستد لوری بر این اعتقاد بودند که بازها قابلیت دریافت پروتون را دارند. بر اساس این نظریه، موادی که هم قابلیت دریافت پروتون و هم اهدای پروتون را دارند آمفوتر هستند. باز طبق تعریف لوییس، موادی است که به دلیل داشتن یک جفت الکترون ناپیوندی می تواند آن را اهدا کند.
مهمترین ویژگی بازها این است که در حل شدن در آب می توانند pH محلول را افزایش دهند و به بالاتر از 7 برسانند. البته این مواد، از ویژگیهای دیگری هم برخوردار هستند که به کاربران کمک می کند راحت تر باز را بشناسند. از ویژگیها و شاخصه های مواد بازی می توان گفت که، خاصیت لغزندگی دارند، تلخ مزه هستند، قابل خوردن می باشند و اگر با اسید، واکنش دهند نمک تولید می کنند. در صورت تماس باز با کاغذ شناساگر، رنگ کاغذ، آبی می شود. pH مواد بازی، بالاتر از 7 است و در محلولهای آبی، رسانای الکتریکی می باشند. از جمله معروف ترین بازهای مصرفی می توان به منیزیم هیدروکسید، آمونیوم هیدروکسید، کلسیم هیدروکسید، سدیم هیدروژن کربنات و سدیم هیدروکسید اشاره کرد.
بررسی تفاوتهای اسید و باز
یکی از مهم ترین تفاوتهای اسیدها و بازها، مزه آنهاست که ساده ترین روش شناسایی این دو ماده می باشد. به این صورت که اسیدها ترش مزه اما بازها تلخ مزه می باشند. همچنین بازها خاصیت لغزندگی دارند و در زمان تماس با دست، لغزنده هستند. تفاوت دیگر این دو ماده در فرمول شیمیایی آنها است. به این صورت که شروع فرمول شیمیایی اسیدها با یک یا دو فرمول هیدروژن است مثل سولفوريک اسيد (H2SO4) ولی در انتهای فرمول شیمیایی بازها یک یا چند گروه هيدروکسيد OH وجود دارد مثل سديم هيدروکسيد (NaOH).
تفاوت رنگ در اثر تماس با کاغذ شناساگر از دیگر تفاوتهای این دو ماده است. به این صورت که اسید در تماس با این کاغذ، به رنگ قرمز و باز به رنگ آبی در می آید. اسیدها در زمان انحلال در آب، غلظت یون H+ و بازها غلظت یون OH- را در آب افزایش می دهند. بنابراین، اسید می تواند pH آب را کمتر از 7 و باز می تواند pH آب را بیشتر 7 کند. اسید، قابلیت دریافت جفت الکترون دارد اما باز، می توان جفت الکترون، اهدا کند. اسید، پروتون دهنده است اما باز، پروتون گیرنده.
کاربرد و ویژگی اسیدها
نکته قابل توجه در مورد اسیدها، متنوع بودن آنها است که از جمله آن می توان به اسیدهای قوی، ضعیف، غلیظ، رقیق، آلی، معدنی، مونو بازیک، دیابازیک و تریابازیک اشاره کرد. طبیعتا کاربرد آنها با توجه به این انواع، متفاوت می باشد. به طور کلی، با توجه به ضد زنگ بودن، قابلیت خورندگی و الکترولیت بودن، اسیدها کاربرد فراوانی در صنعت دارند. از جمله کاربردهایشان می توان به استفاده از آنها در صنایع مواد غذایی، خودروسازی، تولید رنگ، کود و مواد منفجره و … اشاره کرد. با اینکه اسیدهای زیادی در جهان وجود دارد ولی برخی آنها پرمصرف تر هستند و بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
اسید استیک (CH3COOH) که به نام سرکه هم شناخته می شود و در صنایع مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرد. سولفوریک اسید که نوعی اسید قوی است در صنایع آهن، فولاد، تولید انواع کود شیمیایی و همچنین استخراج اورانیوم و وانادیوم کاربرد دارد. اسید نیتریک، یک اسید قوی و خورنده است که آن را به جوهر شوره هم می شناسند. از آن در تولید انواع کودهای شیمیایی، رنگ، مواد منفجره و سایر ترکیبات شیمیایی استفاده می شود.
اسید سیتریک، یک اسید ضعیف است که اغلب در صنایع غذایی و دارویی مورد استفاده قرار می گیرد. از اسید فرمیک در تولید سموم دفع آفات و نگهدارنده ها استفاده می شود. از دیگر کاربردهایشان می توان به اسید لاکتیک در صنایع آرایشی و بهداشتی، تولید محصولات لبنی مثل ماست و تولید پلیمرها، مالئیک اسید در صنایع غذایی و تولید محصولات مراقبتی پوست و از اسید فسفریک در صنایع غذایی. تولید کودهای شیمیایی و نوشیدنیهای گازدار اشاره کرد.
کاربرد و ویژگی بازها
بازها نیز به دلیل خواص و ویژگیهایی که دارند در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. از مهمترین کاربردهای باز می توان به استفاده از آنها در صابون سازی، کپسول آتش نشانی، داروسازی و تولید مواد شوینده اشاره کرد. در بین انواع مواد بازی، برخی از آنها پرکاربردتر از سایر بازها می باشند که از جمله آنها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
سدیم هیدروکسید برای تولید کاغذ، صابون و فیبر، کلسیم هیدروکسید برای تولید انواع پودرهای سفیدکننده، آمونیوم هیدروکسید در مواد شوینده و برای حذف لکه از روی لباس، سدیم هیدروژن کربنات در صنایع مواد غذایی و در تولید بیکینگ پودر و همچنین کپسولهای آتش نشانی و از منیزیم هیدروکسید در داروسازی و برای از بین بردن درد معده استفاده می شود.
بررسی اهمیتهای اسید و باز
کاربردهای متعدد اسید و باز، نشان دهنده اهمیت آنها در زندگی است. به عنوان مثال، امکان چاپ کاغذ بدون سدیم هیدروکسید و سولفوریک اسید، غیرممکن است، اگر موادی مثل نیتریک اسید، سولفوریک اسید و فسفریک اسید نباشند نمی توان تولید کودهای شیمیایی با تاثیرات امروزی را تولید کرد، یا تاثیر صابون بدون حضور سدیم هیدروکسید، کمرنگ می شود. نکته قابل توجه در مورد اسیدها و بازها این است که اهمیت و نقش آنها فقط در مواد غذایی و صنعت نمی باشد. چرا که زندگی و حیات انسانها هم به این مواد، بستگی دارد. به این صورت که اگر کمی، غلظت اسید و باز در خون، کم یا زیاد شود زندگی و حیات انسان با مشکل روبرو می شود.
سوالات متداول اسید و باز
1- اسید خوراکی چیست؟
خورنده بودن یکی از ویژگی اسیدها است. اینگونه اسیدها هیچ عوارضی برای بدن ندارند. به همین دلیل در صنعت مواد غذایی و به عنوان مواد اولیه غذایی مورد استفاده قرار می گیرند. اسید سیتریک، تارتاریک اسید و مالئیک اسید از جمله این اسیدها هستند که ترش مزه می باشند.
2- اسیدها به چه انواعی تقسیم می شود؟
اسیدها را بر اساس فاکتورهای مختلفی تقسیم بندی می کنند. به همین دلیل، اسیدهای متنوعی مثل اسیدهای ضعیف و قوی، آلی و معدنی، صنعتی و خوراکی موجود می باشد.
3- اسید معدنی چیست؟
این اسیدها بسیار قوی هستند که در صنعت و آزمایشگاه استفاده می شوند. هیدروکلریک اسید، سولفوریک اسید، نیتریک اسید و هیدروبرمیک اسید از جمله این اسیدها هستند. اگر پوست با آنها تماس پیدا کند دچار خوردگی و آسیب می شود.
4- واکنش خنثی سازی چیست؟
زمانی که یک اسید و باز، با هم واکنش دهند خنثی سازی صورت می گیرد. در طی این واکنش، آب و نمک تشکیل می شود.
5- اسیدها و بازها چه اهمیتی در زندگی دارند؟
در صورت تغییر غلظت یون H+ در معده، هضم غذا با مشکل روبرو می شود، اگر pH آب، کمتر از 5/5 شود سبب مرگ ماهیها، گیاهان و سایر موجودات آبزی می شود. به طور کلی، در صورت کم یا زیاد شدن اسید و باز یا pH، زندگی و حیات برای تمام موجودات دریایی، زمینی و گیاهی، دچار مشکل می شود.
