בסיס (כימיה)

מולקולת סודה לשתייה

בסיסים הם תרכובות שרמת החומציות (pH) שלהן בתמיסה מימית היא גבוהה מ-7.

לבסיס שתי הגדרות מקובלות:

הגדרת ברנסטד-לאורי: בסיס הוא חומר אשר קולט פרוטון בתגובה.
הגדרת ארניוס: בסיס הוא חומר המעלה את ריכוז יוני ההידרוקסיד ( $O H -$ ) בהמסתו במים.

כאשר בסיס מגיב עם חומצה, נוצרים מלח ומים. למשל, בתגובה בין נתרן הידרוקסידי (NaOH) לבין חומצת מלח (HCl) בכמויות שוות, הבסיס והחומצה סותרים זה את זה לחלוטין ומתקבלת תמיסה נייטרלית של מלח שולחן (NaCl) תוך שחרור אנרגיה מרובה לסביבה.

$\ NaOH_{(aq)} + HCl_{(aq)} \to NaCl_{(aq)} + H_{2}O_{(\ell)}$

תגובה בין חומצה ובסיס מכונה תגובת סתירה. בכל תגובות הסתירה, היונים המגיבים הם הידרוניום ( $H 3 O +$ ) והידרוקסיד ( $O H -$ ). לכן ניסוח הנטו של כל תגובות הסתירה הוא זהה:

$H_3O^+_{(aq)}+OH^-_{(aq)} \to 2H_2O_{(\ell)}$

רוב הבסיסים הם חומרים יוניים המסוגלים להתחבר ליון ההידרוניום, אך קיימים גם כמה בסיסים שהם חומרים מולקולריים. למשל אמוניה ( $N H 3$ ) ונגזרותיה (למשל $N H 2 C H 3$ ), שפירוקם במים כזה:

$NH_{3(g)} + H_2O_{(\ell)} \to NH_{4(aq)}^+ + OH^-_{(aq)}$

[עריכה] בסיסים נפוצים

אמוניה (NH₃)
פירידין (C₅H₅N)
הידרוקסידים מתכתיים כמו נתרן הידרוקסידי (NaOH) ואשלגן הידרוקסידי (KOH)

[עריכה] בסיסים ו-pH

ה-pH של מים (לא מזוקקים) מצביע על רמת החומציות שלהם. במים טהורים, מולקולה אחת מתוך עשרה מיליון עוברת דיסוציאציה ומתפרקת ליון מימן H⁺ (שמתחבר למולקולת מים נוספת בעזרת קשר סמיפולרי) וליון הידרוקסידי OH^- לפי הניסוח:

$\ 2H_{2}O_{(\ell)} \leftrightarrow\ H_3O^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$

ריכוז (במול\ליטר, מולאר) היונים מסומן כך $\left[ H_3O^+_{(aq)} \right]$ וכך $\left[ OH^-_{(aq)} \right]$ . במים מזוקקים ריכוז כל אחד מהיונים שווה ל- $10 - 7$ מולאר ולכן ה-pH של מים שווה ל-7:

$pH = -\log \left[ H_3O^+_{(aq)} \right] = -\log 10^{-7} = 7$

ונחשב נייטרלי (משום שריכוז יוני ההידרוקסיד שווה לריכוז יוני ההידרוניום).

[עריכה] נטרול (סתירה) חומצות

כשנתרן הידרוקסידי (NaOH) מומס במים הוא מתפרק ליונים לפי התגובה הבאה:

$\ NaOH_{(s)} \rarr Na^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$

בדומה לכך, חומצה הידרוכלורית (HCl) מתפרקת כך:

$\ HCl_{(g)} + H_2O_{(\ell)} \rarr H_3O^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}$

כששתי התמיסות מעורבבות מתחברים יון המימן ויון ההידרוקסיד תוך יצירת מולקולת מים, כך:

$\ H_3O^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)} \rarr 2H_2O_{(\ell)}$

אם כמויות שוות של NaOH ו-HCl (שנמדדות במולים, לא בגרמים) מעורבבות, הבסיס והחומצה מנטרלים אחד את השני בתהליך הנקרא סתירה ומשאירים מאחור רק תמיסת NaCl (מלח שולחן) ומים טהורים (מזוקקים). אם החומצה דו פרוטית או שהבסיס יוצר יותר מיון הידרוקסיד אחד למולקולה (לדוגמה: $A l (O H) 3$ ), היחסים בין כמויות המולים שלהם צריכים לשקף זאת (דבר הנעשה על ידי שימוש בערך הנקרא "נורמליות" - N).