Transcript اسید_و_باز
اسیدها اغلب مزه ترش و بازها اغلب مزه تلخ دارند. لمس کردن بازها احساس لیزی صابون مانندی روی پوست ایجاد می کنند زیرا بازها چربی موجود در پوست را آبکافت قلیایی کرده و موجب تشکیل صابون می شود. اسیدها نیز موجب سوزش روی پوست می شوند. سیتریک اسید ,استیک اسید ,آسکوربیک اسید و سولفوریک اسید از جمله اسیدها و آمونیاک , منیزیم هیدروکسید و سود سوزآور از جمله بازهای آشنا هستند. از دیدگاه آرنیوس اسید ماده ای است که طی واکنش با + آب Hتولید کند. همچنین او باز را ماده ای معرفی می کند که طی واکنش _ با آب OHتولید کند. اشکال نظریه:فقط برای اسیدها و بازهای محلول درآب قابل استفاده است. به اکسیدهایی که هردو خاصیت اسیدی و بازی را از خود نشان می دهند اکسید آمفوتر می گویند. به یک باز که در آب انحالل پذیر است قلیا و محلول حاصل را قلیایی میگویند. + از نظر این شیمی دان باز ماده ای است که Hمی گیرد و + اسید ماده ای است که Hاز دست میدهد. + به فرآورده ای +که Hاز دست میدهد باز مزدوج و به فرآورده ای که Hمی گیرد اسید مزدوج می گویند. اسیدهای قوی اسیدهایی هستند که بر اثر حل شدن درآب تقریبأ به طور کامل یونش می یابند. درحالی که اسیدهای ضعیف در آب به طور جزیی یونیده می شوند. قدرت اسیدی اسیدها بستگی به میزان یونش آنها در آب دارد.هرچه میزان یونش بیشتر باشد قدرت اسیدی هم بیشتر است. هرچه قدرت اسیدی بیشتر باشد غلظت یون هیدرونیوم بیشتر است. این اسید از جمله پرمصرف ترین مواد شیمیایی در صنعت است .در نوشابه های گازدار پاک کننده های صابونی و غیر صابونی تصفیه آب خوراک دام داروسازی و در تولید کودهای شیمیایی بکار می رود. به اسیدهایی که قادرند پس از حل شدن در آب تنها یک پروتون به مولکول آب بدهند اسید تک پروتون دار گویند. این معیار میزان اسیدی بودن یک محلول را با یک عدد ساده بیان می کند .این نام را سورن سن بر این مقیاس نهاد. این مقیاس در دمای اتاق گستره ای از 0تا 14را در بر می گیرد. PHآب خالص و محلول های خنثی 7است . در حالی که PHمحلول های اسیدی کم تر از 7و محلول های بازی بیشتر از 7است. PHسنج های دیجیتالی شناساگرها (لیتموس ,فنول فتالین ,متیل نارنجی ,متیل سرخ آبی برموتیمول ,آبی برمو فنول و )... رنگ پنج شناساگر پرکاربرد در محلول هایی با PHهای مختلف لیتموس متیل نارنجی آبی برموفنول متیل سرخ آبی برموتیمول فنول فتالیین خیلی اسیدی خیلی قلیایی خنثی دسته ای از ترکیب های آلی هستند که یک یا چند گروه عاملی کربوکسیل((-COOHدر آنها یافت می شود. متانوییک اسید ( (HCOOHساده ترین کربوکسیلیک اسید و اتانوییک اسید( (CH3 COOHآشناترین آنهاست. کربوکسیلیک اسیدهای سبک(حداکثر با 4اتم کربن) به خوبی در آب حل می شوند.ولی با افزایش طول زنجیر کربنی از انحالل پذیری آنها در آب کاسته می شود.به طوری که بسیاری از آنها در عمل در آب نامحلول هستند. اسیدهای کربوکسیلیک اسید را با افزودن پس وند اوییک اسید به نام زنجیر کربنی آنها نام گذاری می کنند. گروه کربوکسیل ---- ---- ------- ---- ---- ---- زنجیر کربنی پروپانوییک اسید ---- ---- ---- ---- گروه کربوکسیل اتانوییک اسید متانوییک اسید یکی از موادی است که بر اثر گزش مورچه وارد بدن شده و باعث سوزش و خارش در محل گزیدگی می شود. این اسید در سال 1670کشف شد و چون از تقطیر مورچه سرخ به دست می آمد نام فورمیک اسید یا جوهر مورچه بر آن نهادند. ---- تری فلوئورو اتانوییک اسید از جمله آالینده های هوا به شمار می آید .بر اثر تجزیه ی هیدرو کلورو فلوئورو کربن هایی مانند CHCl 2CF3در بخش های باالیی هواکره این کربوکسیلیک اسید ایجاد می شود .از آنجا که این اسید در آب محلول است باران هواکره را از وجود آن پاک می سازد. ولی این اسید از طریق باران اسیدی به اجسام روی سطح زمین خسارت وارد می کند. بنزوییک اسید یک کربوکسیلیک اسید آروماتیک است که در تمشک و پوسته ی برخی درختان یافت می شود. از این اسید و برخی نمک های آن به عنوان محافظ مواد غذایی و ضد اکسایش در نوشابه ها ,سس ها و آبمیوه ها استفاده می شود. --------- دسته ای از ترکیب های آلی هستند که شباهت بسیاری به آمونیاک دارند .آمین ها را از آمونیاک و با جایگزین کردن یک ,دو یا سه اتم هیدروژن آن با گروه آلکیل به دست می آورند. --- --- --- --- --- --- --- --- --- آمین ها بازهای ضعیفی هستند و با پذیرفتن یک پروتون به یون آلکیل آمونیوم تبدیل می شوند. _ ------------- آمین ها قدرت بیشتری از آمونیاک دارند. هرچه طول زنجیره در یک نوع آمین طوالنی تر باشد قدرت بازی بیشتر است. نمک ها به سه دسته تقسیم می شوند: -1خنثی -2اسیدی -3بازی نمک خنثی :از واکنش بین اسید قوی و باز قوی حاصل می شود و PHآب را تغییر نمی دهند.آنیون و کاتیون حاصل از این نمک ها با آب واکنش نمی دهند.و آبکافت یا هیدرولیز نمی شوند. نمک خنثی = کاتیون باز قوی +آنیون اسید قوی نمک اسیدی :این نمک ها از واکنش بین اسید قوی و باز ضعیف حاصل می شود.و با حل شدن در آب PHآب را کاهش می دهند.کاتیون این نمک ها می تواند با آب واکنش + داده و تولید H 3Oکند. نمک اسیدی = کاتیون باز ضعیف +آنیون اسید قوی نمک بازی :نمکی که از واکنش بین بازقوی و اسید ضعیف حاصل می شود و باعث افزایش PH . شود می آب _ آنیون این نمک ها می تواند با آب واکنش داده و تولید OH کند. نمک بازی = کاتیون باز قوی +آنیون اسید ضعیف + برای تشخیص نوع نمک به گونه سمت راست Hوبه گونه _ سمت چپ OHمی افزاییم و با توجه به قدرت این اسید و باز به نوع نمک پی می بریم. نمک خنثی (اسید قوی) HIو (باز قوی) KOH KI :مثال -1خنثی = -2اسیدی < -3بازی > هیدرولیز:واکنش یون ها با آب و دادن خاصیت اسیدی یا یشتر وبازی به آب را هیدرولیز یا آبکافت می گویند. هرچه چگالی بار یون ها بیشتر باشد(یعنی بار بیشتر و شعاع کمتر)بهتر هیدرولیز می شوند. بهترین یونی که هیدرولیز می شود است. در یونهای حاصل از یونش اسیدهای چند پروتونه یونی که بیشترین بار را داشته باشد بهتر هیدرولیز می شوند. آنیون و کاتیون اسیدهای قوی و بازهای قوی آبکافت نمی شوند.در حالی که کاتیون بازهای ضعیف و آنیون اسیدهای ضعیف هیدرولیز می شوند. محلولی که از مخلوط کردن یک اسید ضعیف و نمک آن (باز مزدوج) و یا یک باز ضعیف و نمک آن (اسید مزدوج) مقاومت حاصل می شود و می تواند در مقابل تغییرات کند. به حداکثر اسید یا بازی که می توان تا پیش از مشاهده ی یک تغییر شدید در PHبه یک بافر اضافه کرد ظرفیت بافر می گویند. هیچ بافری ظرفیت نامحدود ندارد. PHخون حدود 7/4است و مصرف دارو خوردن میوه ها و برخی از مواد غذایی همچنین عوامل محیطی مانند فشار هوا می تواند میزان PHخون را تغییر دهد.ولی چون خون انسان به یک سامانه بافری مجهز است PHآن تغییری نمی کند. هرگونه انحراف از این مقدار PHخطرناک است و می تواند به مرگ بینجامد. مقدار PHپالسمای خون انسان ثابت و برابر 7/4است. تنظیم میزان اسیدی بودن خون بر عهده ی پروتئینی به نام کربنیک آنهیدراز( ) CAاست .این پروتئین کاتالیزگر واکنش زیر است. + HCO + H ------- H O + CO 3 2 2 5لیتر خون انسان حداکثر می تواند افزایش 150میلی لیتر محلول 1مول بر لیتر هیدرو کلریک اسید را از طریق سامانه بافری خود بپذیرد. در خون وجود کربوکسیلیک اسید و یون بی کربنات باعث خاصیت بافری می شود. دلیل مقاومت محلول بافر در مقابل افزودن اسید و باز این است که با افزودن این مواد تعادل مربوط به اسید ضعیف یا باز ضعیف با جا به جا شدن به سمت چپ یا راست تعداد + را ثابت نگه می دارد. مولکول های 3 ویتامین Cیا آسکوربیک اسید جامدی سفید رنگ ,محلول در آب و غیر سمی است .که گفته می شود وجود آن در رژیم غذایی سامانه ایمنی بدن انسان را در برابر انواع بیماری ها تقویت می کند .بسیاری از میوه ها به ویژه مرکبات سرشار از ویتامین Cهستند.ویتامین Cیک استر حلقوی است. 2 …. ----------- اگر به جای اتم هیدروژن گروه کربوکسیل یک گروه آلکیل قرار بگیرد ترکیبی به نام استر بدست می آید. استرها یکی از مهم ترین مشتق های کربوکسیلیک اسیدها هستند. استرهای سبک (با تعداد کمی اتم کربن) بوی بسیار مطبوعی دارند. طعم و بوی شاخص میوه ها و عطر گل ها اغلب به علت وجود این استرهاست. گروه کربوکسیل گروه استری ____ ____ استرها از واکنش کربوکسیلیک اسیدها با الکل ها بدست می آیند. استرها بر اثر واکنش با آب طی یک واکنش برگشت پذیر و بسیار آهسته به الکل و کربوکسیلیک اسید سازنده تجزیه می شوند.وقوع این واکنش است که استفاده از استرها را در ساخت برخی عطرها غیر مجاز کرده است.این گونه عطرها در عرق بدن به آرامی آبکافت می شوند. از آن جا که کربوکسیلیک اسید حاصل از آبکافت این استرها بویی نامطبوع دارد بوی ناخوشایندی به بدن می دهد. آبکافت استرها در محیط قلیایی به طور برگشت ناپذیر روی می دهد,از این رو کاربردهای ویژه ای نیز یافته است. برای مثال استر اسیدهای چرب در محیط قلیایی آبکافت می شوند. آبکافت این استرها در محیط قلیایی اساس ساختن صابون است. صابونی شدن نامی است که به همین دلیل براین واکنش نهاده اند. اگر استر یک اسید چرب با محلول آبی سدیم هیدروکسید جوشانده شود استر به نمک سدیم کربوکسیلیک اسید و الکل سازنده تجزیه می شود.چربی ها وروغن ها(تری گلیسیریدها) استرهایی طبیعی هستند. 0 مایعی بی رنگ ,خوشبو ,فرار ,با نقطه جوش 77و آتش گیر است. به مقدار کمی در آب حل می شود. ازجمله مهم ترین حالل های صنعتی است که درچسب سازی و رنگ سازی و در تولید باروت و ساخت برخی داروها کاربرد دارد. صابون ها به طور عمده نمک های سدیم کربوکسیلیک اسید های بلند زنجیری هستندکه اسیدهای چرب نامیده میشوند. این اسیدها که می توانند سیر شده (مانند استئاریک اسید) یا سیرنشده (مانند اولئیک اسید) باشد عموما بین 14تا 18اتم کربن دارند. استئاریک اسید اولئیک اسید 2 7 2 16 2 7 3 3 برای تولید صابون می توان از واکنش استرها با سدیم هیدروکسید ,پتاسیم هیدروکسید یا آمونیوم هیدروکسید استفاده کرد که سدیم هیدروکسید صابون جامد و دو باز دیگر صابون مایع تولید می کنند. صابون ها نمک کربوکسیلیک اسیدهای بلند زنجیر هستند و دارای یک قسمت قطبی (قسمت کربوکسیل و یون فلزی) و یک بخش ناقطبی (زنجیره هیدروکربنی ) هستند. همان طوری که از نام آمینو اسید بر می آید این ترکیب های ) و هم یک گروه اسیدی آلی هم یک گروه بازی ( ) دارند,به عبارت دیگر می توانند هم با اسیدها و ( هم با بازها وارد واکنش شوند. این ترکیب ها در زیست شیمی اهمیت بسیاری دارند و واحد های سازنده پلیمرهای طبیعی مهمی به نام پروتئین ها به شمار می آیند .در همه ی آمینو اسیدهای طبیعی گروه آمین ) روی همان کربنی قرار دارد که گروه کربوکسیل ( ) قرار می گیرد. ( آلفا–آمینو اسید نامی است که به این ترکیب ها اطالق میشود. زنجیر کربنی گروه آمین ____ ____ ____ گروه کربوکسیل ____ فرمول همگانی آلفا-آمینواسیدها حدود 20آمینو اسید طبیعی وجود دارد.این آمینواسیدها تنها در گروه باهم تفاوت دارند. از این میان 12آمینواسید مورد نیاز را بدن می سازد و 8 آمینواسید دیگر را باید از طریق مصرف مواد غذایی مناسب تامین کرد.این 8آمینو اسید را آمینواسیدهای ضروری می گویند. آمینواسیدهاجامدهایی با نقطه ذوب باال هستند وانحالل پذیری کمی در حالل های ناقطبی دارند. آمینو اسیدها عامل اسیدی و بازی را با هم دارند که عامل اسیدی آن ها گروه کربوکسیل و عامل بازی آن ها گروه آمینی است. آمینو اسیدها را بر اساس موقعیت عامل آمینی و اسیدی دسته بندی می کنند به طوری که اگر این دو عامل بر روی یک کربن باشد آمینو اسید را آلفا-آمینواسید می گویند. آمینواسیدها با انجام یک واکنش درون مولکولی تبدیل به ماده ای با دو قطب +و – می شود. پیوند بین این ترکیبات از نوع یونی است بنابراین نقطه ذوب و جوش باالیی دارد و می تواند در حالل های قطبی مانند آب به خوبی حل شود ولی در حالل های کمی قطبی (اتانول) و ناقطبی (اتر) حل نمی شود. کربوکسیلیک اسیدها وآمین ها قادربه تشکیل پیوند هیدروژنی هستند ولی پیوند هیدروژنی در اسیدها قوی تر از آمین ها است. در این سنجش هدف تعیین غلظت یک اسید یا باز (غلظت نامعلوم) با استفاده از واکنش با یک باز یا اسید با (غلظت معلوم ) است. سنجش حجمی اسید – باز روشی برای اندازه گیری حجمی اسید و باز الزم برای خنثی شدن است. -1برداشتن حجم مشخصی ازماده با غلظت مجهول وریختن آن به درون ارلن -2افزودن چند قطره شناساگر به ارلن -3پرکردن بورت با غلظت معلوم -4باز کردن شیر بورت و افزودن محتویات بورت به ارلن تا زمانی که شناساگر تغییر رنگ دهد( .نقطه پایانی) -5اندازه گیری حجم ماده ای با غلظت معلوم با استفاده از بورت و بدست آوردن غلظت ماده مجهول با رابطه زیر و واکنش موازنه شده 1 1 1 2 2 2 نقطه پایانی :حجمی ازماده با غلظت معلوم که درآن شناساگر تغییر رنگ دهد. نقطه هم ارزی :حجمی از ماده معلوم که در آن اسید و باز کامال همدیگر را خنثی کرده اند و واکنش به طور کامل انجام شده است. این نقطه نظری را می توان از روی منحنی PHبرحسب حجم ماده ی معلوم بدست آورد .این نقطه وسط قسمت عمودی نمودار است. -1اسید قوی با باز قوی -2باز قوی با اسید قوی -3اسید ضعیف با باز قوی -4باز ضعیف با اسید قوی -1اسید قوی(مجهول) با باز قوی(معلوم) در این سنجش در نقطه هم ارزی (کامل شدن واکنش) نمک خنثی و آب وجود دارد .بنابراین PHاین نقطه 7است. شناساگر مناسب: لیتموس فنول فتالیین متیل نارنجی -2باز قوی(مجهول) با اسید قوی(معلوم) در این سنجش هم مشابه سنجش قبل در نقطه هم ارزی نمک خنثی و آب وجود دارد و PHاین نقطه 7است. شناساگر مناسب: لیتموس فنول فتالیین متیل نارنجی -3اسید ضعیف(مجهول) با باز قوی(معلوم) قبل از نقطه هم ارزی به دلیل وجود اسید ضعیف و نمک آن (حاصل از واکنش باز با اندکی اسید)سامانه بافری تشکیل می شود و در مقابل تغییرات PHاز خود مقاومت نشان میدهد. شناساگر مناسب: فنول فتالیین -4باز ضعیف (مجهول) با اسید قوی (معلوم) در این سنجش در نقطه هم ارزی نمک اسیدی تشکیل میشود و PHاین نقطه از 7کمتر است. شناساگر مناسب : متیل نارنجی