בסיס (כימיה)

בסיסים הם תרכובות שרמת החומציות (pH) שלהן בתמיסה מימית גבוהה מ-7. לבסיס שלוש הגדרות מקובלות: הגדרת ברנסטד-לאורי: בסיס הוא חומר אשר קולט פרוטון במהלך תגובה כימית. הגדרת ארהניוס: בסיס הוא חומר המעלה את ריכוז יוני ההידרוקסיד ( O H − {\displaystyle OH^{-}} ) בהמסתו במים. הגדרת לואיס: תרכובות התורמת זוג אלקטרונים ויוצרת קשר קואורדינטיבי. 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 בישול (NaCl) תוך שחרור אנרגיה מרובה לסביבה.   N a O H ( a q ) + H C l ( a q ) → N a C l ( a q ) + H 2 O ( ℓ ) {\displaystyle \ NaOH_{(aq)}+HCl_{(aq)}\to NaCl_{(aq)}+H_{2}O_{(\ell )}} תגובה בין חומצה ובסיס מכונה תגובת סתירה. בכל תגובות הסתירה, המתרחשות בתמיסה מימית, היונים המגיבים הם הידרוניום ( H 3 O + {\displaystyle H_{3}O^{+}} ) והידרוקסיד ( O H − {\displaystyle OH^{-}} ). לכן ניסוח הנטו של כל תגובות הסתירה במים הוא זהה: H 3 O ( a q ) + + O H ( a q ) − → 2 H 2 O ( ℓ ) {\displaystyle H_{3}O_{(aq)}^{+}+OH_{(aq)}^{-}\to 2H_{2}O_{(\ell )}} רוב הבסיסים הם חומרים יוניים המסוגלים להתחבר ליון ההידרוניום, אך קיימים גם כמה בסיסים שהם חומרים מולקולריים. למשל אמוניה ( N H 3 {\displaystyle NH_{3}} ) ונגזרותיה (למשל N H 2 C H 3 {\displaystyle NH_{2}CH_{3}} ), שפירוקם במים כזה: N H 3 ( g ) + H 2 O ( ℓ ) → N H 4 ( a q ) + + O H ( a q ) − {\displaystyle NH_{3(g)}+H_{2}O_{(\ell )}\to NH_{4(aq)}^{+}+OH_{(aq)}^{-}} אמוניה (NH3) פירידין (C5H5N) הידרוקסידים מתכתיים כמו נתרן הידרוקסידי (NaOH) ואשלגן הידרוקסידי (KOH) קרבונטים כמו אשלגן קרבונט (K2CO3) או נתרן ביקרבונט (NaHCO3). ה-pH של מים (לא מזוקקים) מצביע על רמת החומציות שלהם. במים טהורים, מולקולה אחת מתוך עשרה מיליון עוברת דיסוציאציה, כלומר, מתפרקת ליון מימן (H+) (המתחבר למולקולת מים נוספת באמצעות קשר סמיפולרי, ויוצרת יון הידרוניום, (H3O+)) וליון הידרוקסידי OH-. תהליך דו-כיווני זה מתואר בקשר:   2 H 2 O ( ℓ ) ⇌   H 3 O ( a q ) + + O H ( a q ) − {\displaystyle \ 2H_{2}O_{(\ell )}\rightleftharpoons \ H_{3}O_{(aq)}^{+}+OH_{(aq)}^{-}} ריכוז (במול/ליטר, מולאר) היונים מסומן כך [ H 3 O ( a q ) + ] {\displaystyle \left[H_{3}O_{(aq)}^{+}\right]} וכך [ O H ( a q ) − ] {\displaystyle \left[OH_{(aq)}^{-}\right]} . במים מזוקקים בטמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס ריכוז כל אחד מהיונים שווה ל- 10 − 7 {\displaystyle 10^{-7}} מולאר ולכן ה-pH של מים שווה ל-7: p H = − log ⁡ [ H 3 O ( a q ) + ] = − log ⁡ 10 − 7 = 7 {\displaystyle pH=-\log \left[H_{3}O_{(aq)}^{+}\right]=-\log 10^{-7}=7} ונחשב נייטרלי (מאחר שזהו מצב בו ריכוז יוני ההידרוקסיד שווה פחות או יותר לריכוז יוני ההידרוניום). כשנתרן הידרוקסידי (NaOH) מומס במים הוא מתפרק ליונים לפי התגובה הבאה:   N a O H ( s ) → N a ( a q ) + + O H ( a q ) − {\displaystyle \ NaOH_{(s)}\rightarrow Na_{(aq)}^{+}+OH_{(aq)}^{-}} בדומה לכך, חומצה הידרוכלורית (HCl) מתפרקת כך:   H C l ( g ) + H 2 O ( ℓ ) → H 3 O ( a q ) + + C l ( a q ) − {\displaystyle \ HCl_{(g)}+H_{2}O_{(\ell )}\rightarrow H_{3}O_{(aq)}^{+}+Cl_{(aq)}^{-}} כשמערבבים את שתי התמיסות, מתחברים יון המימן ויון ההידרוקסיד ונוצרת מולקולת מים:   H 3 O ( a q ) + + O H ( a q ) − → 2 H 2 O ( ℓ ) {\displaystyle \ H_{3}O_{(aq)}^{+}+OH_{(aq)}^{-}\rightarrow 2H_{2}O_{(\ell )}} אם כמויות שוות של NaOH ו-HCl (שנמדדות במולים, לא בגרמים) מעורבבות, הבסיס והחומצה מנטרלים זה את זה בתהליך הנקרא סתירה, ונוצרים 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 {\displaystyle Al(OH)_{3}} ), היחסים בין כמויות המולים שלהם צריכים לשקף זאת (דבר הנעשה על ידי שימוש בערך הנקרא "נורמליות" - N). סודה לשתייה סודה קאוסטית מדיה וקבצים בנושא בסיס בוויקישיתוף