ASİT VE BAZLAR

Anorganik kimyada bileşikler asitler, bazlar, tuzlar ve oksitler olmak üzere dört gruba ayrılır.

Asit içerenler : Sirke (asetik asit), limon suyu (sitrik asit), tuz ruhu (hidroklorik asit), aspirin (asetil salisilik asit), akü (sülfürik asit), kezzap (nitrik asit) gazoz ve her türlü alkolsüz içecekler (karbonik asit)

Baz içerenler: Cam temizleme suyu (amonyak), sabun (sodyum hidroksit), kabartma tozu veya yemek sodası (sodyum bikarbonat), kireç suyu (kalsiyum hidroksit), çamaşır sodası (sodyum karbonat), deniz suyu, yumurta akı, kan.

ASİTLER VE BAZLARIN TANIMI
1. Arrhenius (Arenyus) Asit - Baz Tanımı

Arhenius, bileşikleri suyla etkileşimine göre asit veya baz olarak tanımlamıştır. Arrhenius'a göre;

Asit : Suda H+ iyonu oluşturacak şekilde ayrışan maddedir.

Asitler suda H+ oluşturduklarından suyun [H+] ni artırırlar.

Baz : Suda OH– iyonu oluşturacak şekilde ayrışan maddedir.

Bazlar suyun [OH–] ni artıran maddelerdir.

Arrhenius'e göre asitler HX , bazlar MOH genel formülüne sahiptir.

2. Bronsted Lowry Asit - Baz Tanımı

Bronsted ve Lowry asitleri ve bazları biraz daha genel anlamda tanımlamıştır. Bunlara göre;

Asit: Karşısındaki maddeye H+ verebilen

Baz: Karşısındaki maddeden H+ alabilen

(veya H+ bağlayabilen) maddedir.

Bronsted - Lowry'ye göre bir tepkimede bir asit-baz çifti tepkimeye girerek yeni bir asit baz çifti oluşturmaktadır. Girenler tarafında asit olan madde H+ iyonunu kaybederek baza; baz olan madde H+ kazanarak aside dönüşmektedir. Bu teoride aralarında H+ kadar fark olan asit- baz çiftine eşlenik (konjuge) asit-baz çifti denir.



3.Lewis(Livayz) Asit - Baz Tanımı

Brönsted-Lowry asit-baz tanımı da bir başka maddeyi referans alarak yapılan tanımdır. Daha genel bir asit-baz tanımı Lewis tarafından yapılmıştır. Lewis'a göre;

asit: elektron nokta yapısında elektron boşluğu bulunduran ve dolayısıyla elektron çifti bağlayabilen,

baz: elektron nokta yapısında ortaklanmamış elektron çifti bulunduran ve dolayısıyla elektron çifti verebilen maddedir. Negatif yüklü iyonlar genellikle Lewis bazı olarak davranır.

Asit ve Bazların Kuvveti
Asitler ve bazlar suda az ya da çok iyonlaşır. Sulu çözeltisinde yüzde yüze yakın oranda iyonlaşan asit veya bazlara kuvvetli asit veya kuvvetli baz denir.

Suda çözündüğü hâlde çok az iyonlaşan asit veya bazlara zayıf asitler veya zayıf bazlar denir. Zayıf bir asidin (HA ile gösterilir) sulu çözeltisinde asidin büyük bir bölümü molekül hâlinde bulunur. Molekül hâldeki asit ile oluşan iyonlar arasında bir denge kurulur.

Kuvvetli bir asidin veya bazın çözeltisi su ile seyreltilirse asidin veya bazın iyonlaşma yüzdesi değişmez. Ancak kuvvetli asit çözeltisinin [H+], kuvvetli baz çözeltisinin [OH–] derişimi azalır. Zayıf bir asidin (veya bazın) derişimi düşürülürse iyonlaşma yüzdesi artar. Ancak zayıf asit çözeltinin H+ derişimi, azalır.

ASİTLİK KUVVETİ MOLEKÜL YAPISI İLİŞKİSİ

Bir maddenin molekül yapısı, sıcaklığı, çözündüğü ortam maddenin kuvvetli veya zayıf asit (veya baz) olarak davranışına neden olan faktörlerden bazılarıdır. Farklı maddelerin asitlik–bazlık kuvvetlerini karşılaştırmak için bu maddelerin aynı sıcaklıkta aynı çözücü de çözülmeleri gerekir. Asitler ve bazların sulu çözeltilerinin asitlik – bazlık kuvvetleri aşağıdaki gibi karşılaştırılabilir:

1. Hidrojenin bir ametalle oluşturduğu HX genel formülüne sahip bir asit molekülünde hidrojenle X arasındaki bağ ne kadar polar ise (X ametalinin elektronegatifliği ne kadar yüksekse), suda HX' in H+ ve X– iyonlarına ayrışması o kadar kolay olur. Dolayısıyla molekülün asit karakteri o kadar kuvvetlenir. Aynı periyotta bulunan elementlerin elektronegatiflikleri periyot içinde soldan sağa doğru arttığından, bileşiklerin asitlik kuvvetleri; NH3 < H2O < HF şeklindedir.

2. Periyodik cetvelde aynı grupta bulunan elementlerin hidrojenle oluşturdukları HX türü bileşiklerin asitlik kuvveti şöyle karşılaştırılabilir: Grupta yukarıdan aşağı doğru elementlerin elektronegatiflikleri azalır. Bunun sonucu bileşiklerin asitlik kuvvetlerinin azalması beklenir. Grupta yukarıdan aşağı doğru atomların hacimleri artar. Atom hacminin artması atom merkezleri arasındaki uzaklığı arttırır. Bu da H – X bağının zayıflamasına ve H – X molekülünün suda H+ ve X– şeklinde iyonlaşmasına neden olur. Sonuç olarak; atom hacminin artışının neden olduğu asitlik kuvvetindeki artış, elektronegatifliğin azalmasının neden olduğu asitlik kuvvetindeki azalmadan daha baskındır. Bu nedenle bir grupta bulunan HX türü bileşiklerin asitlik kuvveti grup içinde yukarıdan aşağı doğru artar. Örneğin; VIIA grubunun hidrojenli bileşiklerinin asitlik kuvvetleri;

HI > HBr > HCl > HF şeklindedir.

HX şeklinde bir asidin kuvvetinin periyodik cetvelde grup ve periyot içindeki değişimi H–O–Z genel formülü ile gösterilebilen oksi asitlerin (oksijen atomu içeren asitler) kuvveti Z elementinin elektronegatifliğine bağlıdır. Z' nin elektronegatifliği arttıkça, H–O bağındaki elektronları çekme eğilimi artar. Bu H-O bağının polarlığını arttırır ve molekülden H+ iyonunun kopmasını kolaylaştırır. Sonuç olarak; HOZ molekülünde Z' nin elektronegatifliği arttıkça molekülün asitlik kuvveti artar. Örneğin; Cl atomu, I atomundan daha elektronegatiftir. Öyleyse HOCl ve HOI asitlerinin kuvvetlilik sırası;

HOCl > HOI şeklindedir.

Eğer Z atomuna elektronegatifliği yüksek, daha fazla atom bağlanırsa, bu durum Z' nin H–O bağındaki elektronları daha çok çekmesine neden olur. Bu da asidi kuvvetlendirir.

Oksijen, klordan daha elektronegatiftir. Cl a bağlanan O atomlarının sayısı arttıkça, asitlik kuvveti artacak ve bu asitlerin kuvveti;

HClO4 > HClO3 > HClO2 > HClO şeklinde olacaktır.


BAZLIK KUVVETİ MOLEKÜL YAPISI İLİŞKİSİ
Bir periyotta bulunan elementlerin oluşturdukları bileşiklerin bazlık karakteri soldan sağa doğru azalır. 2. periyottaki elementlerin oluşturdukları; NH3, H2O, HF bileşiklerinin bazlık karakteri

NH3 > H2O > HF şeklindedir.

Bir periyotta bulunan metal hidroksitlerinin bazlık kuvveti metalin elektronegatifliğine bağlıdır. Metalin elektronegatifliği ne kadar düşükse baz o kadar kuvvetlidir. Buna göre 3. periyot metallerinin bazlık kuvveti; NaOH > Mg(OH)2 > Al(OH)3 şeklinde sıralanır. Aynı grupta bulunan elementlerin elektronegatiflikleri yukarıdan aşağıya doğru azalır. Bu nedenle bu elementlerin oluşturdukları bazların kuvveti yukarıdan aşağıya doğru artar. IIA grubu metallerinin bazlarının kuvvetleri

Ba(OH)2 > Sr(OH)2 > Ca(OH)2 > Mg(OH)2 > Be(OH)2 şeklindedir.

ASİT VE BAZLARIN DEĞERLİĞİ
Bir asit molekülünün suda oluşturabildiği proton (H+) sayısına o asidin değerliği denir. Örneğin; bir HCl molekülü suda bir tane H+ oluşturduğundan bir değerlidir.

Bir bazın değerliği, bazın bir molekülünün suda oluşturduğu OH– iyonu (veya yapısına katabildiği proton) sayısına eşittir. Buna göre, NaOH ve KOH bir değerli, Ba(OH)2 iki değerli bazdır.

Bazı asit ve bazların değerlikleri aşağıda verilmiştir.

Asidin formülü Asidin adı Değerliği

HCl Hidroklorik asit 1

HNO3 Nitrik asit 1

H2SO4 Sülfürik asit 2

H3PO4 Fosforik asit 3

H4P2O7 Pirofosforik asit 4



Bazın formülü Bazın adı Değerliği

NaOH Sodyum hidroksit 1

KOH Potasyum hidroksit 1

Ba(OH)2 Baryum hidroksit 2

Al(OH)3 Alüminyum hidroksit 3

NH3 Amonyak 1

Elementlerin oksitlerinin asit veya baz değerlikleri suda oluşturduklarında asit ya da bazın değerliğine eşittir.

N2O5 + H2O → 2HNO3 (1 değerli asit)

CO2+ H2O → H2CO3 (2 değerli asit)

BaO + H2O → Ba(OH)2 (2 değerli baz)

Fe2O3 + 3H2O → 2Fe(OH)3 (3 değerli baz)

METAL OKSİTLERİN BAZLIK KARAKTERİ
Metal oksitleri, su ile tepkimeye girerek metal hidroksitleri oluşturur.

Bir metal hidroksidin (MOH) baz olarak davranabilmesi için suda M+ ve OH– şeklinde iyonlaşması gerekir. Bunun için metal ile oksijenin elektronegatiflik (veya iyonlaşma enerjisi) farkı fazla olmalıdır. O hâlde M metalinin iyonlaşma enerjisi ne kadar düşük ise metal hidroksidin bazlık karakteri o kadar fazla olur. Bu nedenle iyonlaşma enerjisi düşük olan IA, IIA grubu metallerin hidroksitlerinin tümü kuvvetli bazdır. Ancak grubun alt sıralarında bulunan, yani iyonlaşma enerjisi düşük metallerin hidroksitleri üst taraftaki metal hidroksitlerden daha güçlü bazdır. IIIA grubundaki metallerin hidroksitlerinin bazlık karakterleri oldukça zayıftır.

AMETAL OKSİTLERİN ASİTLİK KARAKTERİ
Bir ametal oksidin (XmOn) su ile tepkimesinden oluşan bileşiği HOX şeklinde gösterilirse bileşikte elektronegatiflikleri yüksek olan X ve O ametalleri arasındaki bağda yük dağılımı azdır. Ancak elektronegatiflikleri farkı fazla olan H ve O atomları arasındaki bağda yük dağılımı daha çoktur. X ametalinin elektronegatifliği arttıkça H – O bağındaki kutupluluk da artar. Bu da HOX'in suda H+ ve OX– şeklinde iyonlaşmasını kolaylaştırır. Yani ametal oksitlerinin ya da hidroksitlerinin asitlik karakteri ametalin elektronegatifliği arttıkça artar.

ASİTLER VE BAZLARIN GENEL ÖZELLİKLERİ
Asitlerin ortak özellikleri şunlardır.

1. Suda çözündüklerinde iyon oluştururlar. Bu nedenle asitlerin sulu çözeltileri az ya da çok elektrik akımını iletir.

2.Tatları ekşidir. Limonun ekşiliği içindeki sitrik asitten, sirkenin ekşiliği içindeki asetik asitten ileri gelir.

3.Boya maddelerine etki ederler. Örneğin; turnusol boyasının rengini kırmızıya dönüştürürken, fenolftalein boyasını renksizleştirirler.

4. Aktif metallerle tepkimeye girerek hidrojen gazı oluştururlar.

Bu tepkimeyi alkali ve toprak alkali metallerin tümü ile Fe, Zn ve Al gibi soy olmayan metaller verir.

Cu, Hg ve Ag gibi yarı soy metallere yapısında oksijen bulunmayan HCl, HBr gibi asitler etki etmez. Bu metallere HNO3 ve H2SO4 gibi kuvvetli asitler etki eder. Ancak bu tepkimelerde asitler asit olarak değil yükseltgen olarak etki eder. Yani bu tepkimelerde H2 gazı değil H2O oluşur. Au ve Pt gibi soy metallere asitlerin hiçbiri yalnız başına etki edemez.

5. Karbonat ve bikarbonatlarla tepkimeye girerek CO2 gazı oluştururlar.

6. Bazlarla birleşerek tuz ve su oluştururlar. Bir asidin hidrojeni yerine metal veya amonyum iyonunun geçmesiyle oluşan bileşiğe tuz denir. Bir asit bazla birleştiğinde hem asit hem de baz özelliklerini kaybeder. Bu nedenle asitlerle bazlar arasındaki tepkimelere nötrleşme tepkimesi denir.

Nötrleşme, gerçekte H+ ve OH– iyonlarının birleşerek H2O oluşturmaları olayıdır. Bu nedenle nötrleşmenin net iyon denklemi;

H+(suda) + OH–(suda) → H2O(s)

asit baz nötr şeklindedir.

Asitler, yalnız bazlarla değil, bazik oksitlerlerle (metal oksitlerle) de tuzları oluşturur.

7. Asit oksitlerin su ile tepkimeleriyle elde edilirler.

SO3(g) + H2O(s) → H2SO4(suda)

Bazların Özellikleri
1. Suda iyon oluşturarak çözünürler. Çözeltileri elektrik akımını iletir.

2. Tatları acıdır. Sabun köpüğünün acılığı yapısındaki sodyum hidroksitten, karabiberin acılığı yapısındaki piperidin bazından ileri gelir.

3. Boya maddelerine etki ederler. Kırmızı turnusolu mavi, renksiz fenolftaleini pempe yaparlar.

4. Amfoter metallerle (Zn, Al, Pb, Sn...) tepkimeye girerek hidrojen gazı oluştururlar.

Al, Pb ve Sn da amfoter özellik gösterir. Bu elementlerin hem kendileri hem de oksitleri ve hidroksitleri amfoter özellik gösterir.

5. Elle tutulduklarında kayganlık hissi verirler. Sabunun, yumurta akının ve deniz suyunun kayganlıkları yapılarındaki bazlardan kaynaklanır.

6. Asitleri nötrleştirirler. Yani asitlerle veya asit oksitlerle tuzları oluştururlar.

7. Metal oksitlerin su ile tepkimesinden elde edilirler.

Suyun İyonlaşması, pH ve pOH
Arı su pratik olarak elektriği iletmez. Ancak duyarlı araçlarla yapılan iletkenlik ölçümleri, arı suyun çok az oranda da olsa elektriği ilettiğini göstermektedir. Buna göre, arı su çok düşük oranda da olsa iyonlarına ayrışmaktadır. Yani arı suda su moleküleri ile ayrışan su moleküllerinin oluşturduğu hidrojen ve hidroksit iyonları arasında bir denge vardır.

H2O(s) →H+(suda)+OH–(suda) ∆H = +57,3 kJ

Bu dengeye ilişkin denge sabitine suyun iyonlaşma sabiti denir ve Ksu ile gösterilir. Bir dengede saf katılar ve sıvıların sabit olan derişimlerinin denge sabitinin içinde gizli olduğu hatırlanırsa Ksu ifadesi;

Ksu= [H+] [OH–] şeklinde yazılabilir.

Ksu yun 25°C taki nicel değeri 1x10–14 'tür. Diğer denge sabitlerinde olduğu gibi, Ksu yun değeri sıcaklığa bağlıdır. Suyun iyonlaşması endotermik olduğundan sıcaklık arttıkça Ksu yun değeri de artar.

Asitler suda çözündüklerinde H+ iyonu oluşturur. Bu nedenle asit çözeltilerinin hidrojen iyonu derişimi arı suyunkinden (10–7 M) büyüktür. Bazlar suda OH– iyonu oluşturarak çözündüklerinden, baz çözeltilerinin hidroksit iyonu derişimleri 10–7 M dan büyüktür.

Asit çözeltileri için Baz çözeltileri için

[H+] > [OH–] [OH–] > [H+]

[H+] > 10–7 M [OH–] > 10–7 M

[OH–] < 10–7 M [H+] < 10–7 M

Bir sulu çözelti ister nötr, ister asit veya baz olsun ortamdaki hidrojen ve hidroksit iyonları derişimleri çarpımı suyun denge sabitine eşittir. [H+][OH–] çarpımının sabit kalması için [H+] ile [OH–] nin ters orantılı değişmesi, yani, ortamın [H+] arttırılırsa [OH–] nin azalması gerekir.
[H+] = ax10–x M (1 ≤ a ≤ 10) olan bir çözeltinin pH' si x-loga' dır.

[H+] = 2x10–5 M olan asit çözeltisinin pH' si de

5–log2 = 5 – 0,3 = 4,7'dir. (0,3 sayısı 2'nin 10 tabanına göre logaritma cetvelinden alınan değeridir.)

Asitlerin pH değerleri 7'den küçük, bazların pH değerleri 7'den büyüktür. pH değeri 7'den küçüldükçe asitlik kuvvetlenir. pOH 7'den küçüldükçe bazlık kuvvetlenir. Nötr ortamın pH' si ise 7'dir. Bir çözeltinin pH ve pOH' si arasındaki ilişki şöyledir:



pH + pOH = 14



NÖTÜRLEŞME TEPKİMELERİ


Bir asit çözeltisine bir baz çözeltisi eklendiğinde yada tersi yapıldığında çözeltilerin asitlik bazlık özelliklerinde azalma olur. Eşit mol sayısında H+ ve OH— iyonları içeren çözeltiler karıştırıldığında çözeltilerin asitlik ve bazlık özellikleri tamamen kaybolur. Bu olaya nötürleşme denir. Nötrleşmenin iyon denklemi

H+ + OH-- → H2O dur.

Karıştırılan çözeltilerde asidin oluşturduğu H+ nin iyonunun mol sayısı, OH— iyonunun mol sayısına eşit değilse kısmi nötrleşme olur.

ise çözelti asidik

ise çözelti baziktir.

TUZLAR

1. Tuzlar iyon yapılı bileşiklerdir.

2. Suda iyonlaşarak çözündükleri için çözeltileri elektrik akımını iletir.

3. Katı halde elektrik akımını iletmezler. Ancak ısı etkisi ile eritilmiş halleri ile sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.



HİDROLİZ
Bir tuzun suyla etkileşerek H+ ve OH- iyonu oluşturmasına hidroliz(su ile ayrıştırma) denir. Bir tuzun su ile hidroliz olabilmesi için yapısında zayıf asit anyonu yada katyonu bulunması gerekir. Kuvvetli asit ve bazdan oluşan tuzlar suda hidrolize uğramaz.


OKSİTLER
Elementlerin oksijenle yaptıkları bileşiklere oksit denir. Oksitlerde oksijenin değerliği (-2) dir. Oksijenin pozitif değerlik aldığı OF2 oksit olarak kabul edilmez. Oksitler özelliklerine göre 6 gruba ayrılır.

Asit oksitler:Ametallerin oksitleri suda çözündüğünde asitleri oluşturur. Bu nedenle ametal oksitlere asit oksit denir. CO2, SO3, N2O5 gibi oksitler asidiktir.

Bazik oksitler: Metal oksitlerdir. Su ile metal hidroksitleri oluşturur. Na2O, CaO, BaO gibi oksitler baziktir.

Nötr oksitler: Bazı ametal oksitleri( CO, N2O, NO gibi) su ile asit yada baz oluşturmaz. Bu tür oksitlere nötr oksit denir. Asitler, bazlar ve suyla tepkime vermezler.

Amfoter oksitler: Hem asitleri hem de bazları nötrleştirebilen oksitlerdir. ZnO, Al2O3, PbO, SnO, Cr2O3 gibi oksitler amfoter özellik gösterir.

Peroksitler: Oksijen yüzdesi yüksek olan oksitlerdir. Hidrojen peroksit(H2O2), sodyum peroksit (Na2O2) gibi.

Bileşik oksitler: Aynı elementin değişik değerlikli oksitlerinin oluşturduğu bileşiklerdir.

Fe3O4(manyetit), FeO ile Fe2O3 den oluşan bileşik oksittir.