اسید

برای دیگر کاربردها، اسید (ابهام‌زدایی) را ببینید.

«اسید» (به انگلیسی: Acid)‏ از واژهٔ لاتین acidus به معنای «ترش مزه» آمده‌است. تعاریف گوناگونی برای اسید و باز وجود دارد، از جمله تعاریف آرنیوس، لوری-برونستد و لوییس.

تعریف قدیمی

اسیدها موادی ترش مزه اند خاصیت خورندگی دارند شناساگرها را تغییر رنگ می‌دهند و بازها را خنثی می‌کنند.

بازها موادی با مزهٔ گس-تلخ اند حالتی مانند صابون در تماس با دست دارند شناساگرها را تغییر رنگ می‌دهند و اسیدها را خنثی می‌کنند. همچنین اگر یک اسد و یک باز با هم واکنش بدهند تولید نمک وگاز هیدروژن می کنند.(نمک ها خود از یک فلز و یک نا فلز تشکیل شده اند.)

لی بیگ: اسیدها موادی اند که در ساختار خود هیدروژن یا هیدروژن هایی دارند که در واکنش با فلزها توسط یون‌های فلز جایگزین می‌شوند.

آرنیوس: اسیدها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون +H(یون هیدروژن) آزاد می‌کنند. البته یون +H به صورت آزاد در آب وجود ندارد و به سرعت آبپوشی شده و تبدیل به یون هیدرونیوم (+H3O) می شود. بازها موادی هستند که ضمن حل شدن در آب یون -OH(یون هیدروکسید) آزاد می‌کنند.این تعریف فقط به موادی محدود می‌شود که در آب قابل حل باشند(یکی از اشکالات مدل اسیدی آرنیوس در همین است). حدود سال ۱۸۰۰، شیمی دانان فرانسوی از جمله آنتوان لاووازیه، تصور می‌کرد که تمام اسیدها دارای اکسیژن هستند. شیمی دانان انگلیسی از جمله سر همفری دیوی، معتقد بود که تمام اسیدها دارای هیدروژن هستند. شیمی دان سوئدی، سوانت آرنیوس، از این عقیده برای گسترش تعریف اسید استفاده نمود.

لوری-برونستد: اسید گونه‌ای است که در واکنش شیمیایی پروتون (یون+H)می دهد و باز گونه‌ای است که در واکنش شیمیایی پروتون (یون+H)می پذیرد. لوری و برونستد این تعریف را بیان کردند، که از آن بر خلاف تعریف آرنیوس می‌توان در محیط غیر آبی هم استفاده کرد.

لوییس: اسیدها موادی هستند که در واکنش‌های شیمیایی پیوند داتیو می پذیرند. بازها موادی هستند که در واکنش‌های شیمیایی پیوند داتیو می‌دهند.تعریف لوییس را با نظریه اوربیتال مولکولی هم می‌توان بیان کرد. به طور کلی، اسید می‌تواند یک جفت الکترون از بالاترین اوربیتال خالی در پایین اوربیتال خالی خود دریافت کند. این نظر را گیلبرت ن. لوییس مطرح کرد. با وجود این که این تعریف گسترده‌ترین تعریف است، تعریف لوری-برونستد کاربرد بیشتری دارد. با استفاده از این تعریف می‌توان میزان قدرت یک اسید را هم مشخص نمود. از این مفهوم در شیمی آلی هم استفاده می‌شود (مثلاً در کربوکسیلیک اسید).

نام گذاری

اسیدها بر اساس آنیون هایشان نام گذاری می‌شوند. پسوند یونی را حذف و با پسوندی جدید جایگزین می‌کنیم (گاهی اوقات پیشوند)، طبق جدول زیر. برای مثال، HCl دارای آنیون کلرید است، پس پسوند -ید نام را به صورت هیدروکلریک اسید درمی آورد.

پیشوند آنیون	پسوند آنیون	پیشوند اسید	پسوند اسید	مثال
پر	ات	پر	یک اسید	پرکلریک اسید (HClO۴)
	ات		یک اسید	کلریک اسید (HClO۳)
	یت		و اسید	کلرو اسید (HClO۲)
هیپو	یت	هیپو	و اسید	هیپوکلرو اسید (HClO)
	ید	هیدرو	یک اسید	هیدروکلریک اسید (HCl)

خواص شیمیایی

در آب بین اسید (HA) و آب تعادل زیر برقرار می‌شود که آب به عنوان یک باز رفتار می‌کند:

HA(aq) ⇌ H_۳O⁺(aq) + A^-(aq)

ثابت اسید (یا ثابت تفکیک اسید) همان ثابت تعادل واکنش اسید (HA) و آب است:

$K_a = {[\mbox{H}_3\mbox{O}^+]\cdot[A^-] \over [HA]}$

اسیدهای قوی دارای مقدار بزرگی برای K_a هستند (یعنی واکنش تعادلی به سمت راست پیشروی می‌کند و اسید تقریباً به طور کامل به H_۳O⁺ و A^- تفکیک می‌شود).

اسیدهای ضعیف دارای مقدار کوچکی برای K_a هستند (یعنی مقدار چشمگیری از HA و A⁻ و مقداری متعادلی از H_۳O⁺ در انتهای واکنش باقی می‌ماند؛ اسید به طور جزئی واکنش می‌دهد). برای مثال K_a برای استیک اسید برابر ۱٫۸ x ۱۰^-۵ است. تمام اسیدهای آلی اسیدهای ضعیف هستند. نیتریک اسید، سولفوریک اسید، و پرکلریک اسید همه اسیدهای قوی هستند در حال که نیترو اسید و سولفورو اسید و هیپوکلرو اسید ضعیف هستند.

• قدرت یک اسید را با ثابت تفکیک اسید (K_a) و یا هم‌ارزش آن pK_a می‌سنجند، (pK_a= - log(K_a)).
• pH یک محلول معیاری برای تعیین غلظت هیدرونیوم است.

اسیدهای چندپروتونی

اسیدهای چندپروتونی ترکیب هایی هستند که دارای بیش از یک هیدروژن اسیدی هستند و به طور متوالی تفکیک می‌شوند.

اسیدهای تک پروتونی تنها یک واکنش تکفکیک دارند و فقط یک ثابت تفکیک اسید دارند:

HA(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + A⁻(aq)         K_a

یک اسید دوپروتونی (در این جا آن را با H_۲A نشان می‌دهیم) بسته به مقدار pH می‌تواند یک یا دو واکنش تکفکیک داشته باشد. هر واکنش یک ثابت تفکیک اسید دارد، K_a۱ و K_a۲:

H_۲A(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + HA⁻(aq)       K_a۱

HA⁻(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + A^۲−(aq)       K_a۲

ثابت تفکیک اولی همواره بیشتر از دومی است، یعنی K_a۱> K_a۲. برای مثال سولفوریک اسید (H_۲SO_۴) می‌تواند یک پروتون بدهد و به آنیون بی‌سولفات (HSO_۴⁻) تبدیل شود. هنگامی که K_a۱ بسیاز بزرگ باشد، در این صورت می‌تواند دومین پروتون خود را بدهد و به آنیون سولفات (SO_۴^۲−) تبدیل شود. (SO_۴^۲−) هم مقدار متوسطی دارد. مقدار بزرگ K_a۱ در اولین تفکیک باعث می‌شود که سولفوریک اسید، اسیدی قوی باشد. همانند این، مقدار کوچک کربنیک اسید (H_۲CO_۳) می‌تواند اولین پروتون را بدهد و به آنیون بی‌کربنات (HCO_۳⁻) تبدیل شود و دومین پروتون را بدهد و به کربنات (CO_۳^۲−) تبدیل شود. هر دو مقدار K_a کوچک هستند اما داریم K_a۱> K_a۲.

یک اسید سه‌پروتونی (H_۳A) می‌تواند یک یا دو یا سه پروتون بدهد و سه مقدار ثابت تفکیک برای آن وجود دارد، به طوری که K_a۱> K_a۲> K_a۳>:

H_۳A(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + H_۲A⁻(aq)        K_a۱

H_۲A⁻(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + HA^۲−(aq)       K_a۲

HA^۲−(aq) + H_۲O(l) ⇌ H_۳O⁺(aq) + A^۳−(aq)         K_a۳

یک مثال غیرآلی از اسید سه‌پروتونی فسفریک اسید (H_۳PO_۴) است. تمام پروتون‌ها می‌توانند از دست داده شوند و به H_۲PO_۴⁻، سپس HPO_۴^۲−، و در آخر PO_۴^۳− تبدیل شود. یک مثال آلی از اسید سه‌پروتونی اسید سیتریک است، که می‌توانند تمام پروتون‌های خود را بدهد و در انتها به یون فسفات تبدیل شود.

خنثی شدن

خنثی شدن واکنش میان مقادیر برابری اسید و باز است و به تولید نمک و آب می‌انجامد. برای مثال هیدروکلریک اسید و سدیم هیدروکسید، آب و سدیم کلرید را می‌دهند:

HCl(aq) + NaOH(aq) → H_۲O(l) + NaCl(aq)

اسیدهای رایج

اسیدهای قوی

اسیدهای زیر جزو اسیدهای قوی محسوب می شوند و به طور کامل در آب یونش می یابند و تولید یون (+H3O) می کنند.

• هیدروبرمیک اسید HBr
• هیدروکلریک اسید HCl
• هیدرویدیک اسید HI
• نیتریک اسید HNO3
• سولفوریک اسید H2SO4
• پرکلریک اسید HClO4

اسیدهای ضعیف معدنی

• بوریک اسید
• کربنیک اسید
• کلریک اسید
• هیدروفلوریک اسید
• فسفریک اسید
• هیدروسولفوریک اسید
• نیترو اسید
• فسفرو اسید

نیترو اسید

• هیدروسیانیک اسید
• فسفرو اسید
• هیپو فسفرو

اسیدهای ضعیف آلی

به طور کلی تمام اسیدهای آلی اسیدی ضعیف هستند. مانند:

• استیک اسید
• بنزوئیک اسید
• بوتیریک اسید
• سیتریک اسید
• فرمیک اسید
• لاکتیک اسید
• مالئیک اسید
• مندلیک اسید
• اگزالیک اسید
• پروپانوئیک اسید
• پیروئیک اسید
• والریک اسید

جستارهای وابسته

• نمک اسیدی
• باز
• نمک بازی
• باران اسیدی

منابع

پاکروح، بهزاد- اسیدها و بازها -انتشارات اندیشه سرا-۱۳۸۵خ.

• Zumdahl, Chemistry, ۴th Edition.
• شیمی 2 پیش دانشگاهی

پیوند به بیرون

در ویکی‌انبار پرونده‌هایی دربارهٔ اسید موجود است.

• Curtipot