Οι Βάσεις
Βασικός χαρακτήρας, βάσεις κατά Arrhenius, η κλίμακα pH ως μέτρο της βασικότητας
Τι κοινό έχουν το καθαριστικό τζαμιών και το ασβεστόνερο;
Μέτρησε το pH ενός καθαριστικού τζαμιών, ενός αποφρακτικού σωληνώσεων ή του ασβεστόνερου: μεγαλύτερο από 7. Αυτά τα διαλύματα περιέχουν ουσίες που η Χημεία ονομάζει βάσεις και είναι τα «αντίπαλα δέη» των οξέων — γι' αυτό τα χρησιμοποιούμε για να καθαρίζουμε λίπη ή να «διορθώνουμε» όξινα εδάφη.
Ο βασικός χαρακτήρας
Τα υδατικά διαλύματα όλων των βάσεων έχουν κοινές ιδιότητες, που λέγονται βασικός χαρακτήρας:
- Έχουν καυστική γεύση. Προσοχή: απαγορεύεται να δοκιμάζεις βάσεις του εργαστηρίου (υδροξείδιο του νατρίου, αμμωνία, υδροξείδιο του ασβεστίου) — προκαλούν σοβαρά εγκαύματα.
- Έχουν σαπωνοειδή αφή (γλιστερές σαν σαπούνι).
- Αλλάζουν το χρώμα των δεικτών, με διαφορετικό χρώμα από τα οξέα: με το μπλε της βρωμοθυμόλης ένα βασικό διάλυμα γίνεται μπλε (ενώ ένα όξινο κίτρινο).
Τα βασικά διαλύματα λέγονται και αλκαλικά.
Βάσεις κατά Arrhenius
Ο Arrhenius εξήγησε και τις βάσεις: σε όλα τα διαλύματα των βάσεων περιέχονται ανιόντα υδροξειδίου , και σε αυτά οφείλονται οι κοινές τους ιδιότητες.
Βάσεις κατά Arrhenius ονομάζονται οι ενώσεις που, όταν διαλύονται στο νερό, δίνουν ανιόντα υδροξειδίου ().
Οι πέντε βάσεις που πρέπει να ξέρεις:
- υδροξείδιο του νατρίου (καυστική σόδα) → και
- υδροξείδιο του καλίου → και
- υδροξείδιο του ασβεστίου (στο ασβεστόνερο) → και
- υδροξείδιο του βαρίου → και
- αμμωνία : αντιδρά με το νερό και δίνει και (μόνο ένα μέρος των μορίων της)
Κατά τον Arrhenius, τι δίνουν στο νερό όλες οι βάσεις;
Η κλίμακα pH ως μέτρο της βασικότητας
Μια βάση προσθέτει σε αυτά που δίνει ήδη το νερό. Άρα σε κάθε διάλυμα βάσης (στους 25 °C):
- πλήθος > πλήθος , ισοδύναμα pH > 7.
- Πρακτικά το pH ενός βασικού διαλύματος είναι μεταξύ 7 και 14.
- Όσο μεγαλύτερο το pH, τόσο πιο βασικό το διάλυμα: pH = 11 είναι πιο βασικό από pH = 9.
Μέθοδος: όξινο, ουδέτερο ή βασικό;
- Διάβασε το pH (ή το χρώμα του δείκτη).
- pH < 7 → όξινο· pH = 7 → ουδέτερο· pH > 7 → βασικό.
- Με μπλε της βρωμοθυμόλης: κίτρινο → όξινο, πράσινο → ουδέτερο, μπλε → βασικό.
- Σύγκριση: όσο πιο μακριά από το 7 πηγαίνει το pH, τόσο πιο έντονος ο χαρακτήρας — προς τα κάτω πιο όξινο, προς τα πάνω πιο βασικό.
Παράδειγμα — ταξινόμηση κατά pH: Σε τρία ποτήρια υπάρχουν: Α απιονισμένο νερό, Β διάλυμα θειικού οξέος, Γ διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου. Κατάταξε κατά αυξανόμενο pH.
Λύση: Το θειικό οξύ δίνει → pH < 7. Το νερό → pH = 7. Το δίνει → pH > 7.
Απάντηση: .
Παράδειγμα — συμπλήρωσε:
- Διάλυμα με pH = 7 στους 25 °C είναι ουδέτερο.
- Διάλυμα με pH μεγαλύτερο από 7 είναι βασικό.
- Διάλυμα με pH μικρότερο από 7 είναι όξινο.
- Από δύο διαλύματα με pH 13 και 12, πιο βασικό είναι αυτό με pH = 13.
Λυμένη άσκηση (τύπου διαγωνίσματος):
Δεδομένα: Βάσεις: υδροξείδιο του νατρίου, υδροξείδιο του ασβεστίου, αμμωνία. Ένα καθαριστικό τζαμιών έχει pH = 11 και ένα διάλυμα αμμωνίας pH = 10.
Ζητούμενα: (α) Χημικοί τύποι των βάσεων. (β) Ποια ιόντα δίνουν στο νερό; (γ) Ποιο διάλυμα είναι πιο βασικό; (δ) Τι χρώμα παίρνει το καθαριστικό με μπλε της βρωμοθυμόλης;
Λύση:
(α) , , .
(β) → και · → και · (με το νερό) → και . Όλες δίνουν .
(γ) Το καθαριστικό (pH 11 > 10).
(δ) Μπλε (βασικό διάλυμα).
Απάντηση: όπως παραπάνω.
Ποιο διάλυμα είναι πιο βασικό;
Σε ένα διάλυμα βάσης στους 25 °C ισχύει:
Βάση → Βαθύ μπλε με τη βρωμοθυμόλη και pH Βορειότερα από το 7 (πάνω). Και ο Arrhenius σε ζευγάρι: Οξύ → , Βάση → .
Το 1909 ο Γερμανός χημικός Fritz Haber βρήκε πώς να συνθέτει αμμωνία από το άζωτο του αέρα και υδρογόνο. Η μέθοδος έγινε βιομηχανική το 1913 και άνοιξε τον δρόμο για τα αζωτούχα λιπάσματα που θρέφουν σήμερα δισεκατομμύρια ανθρώπους. Ο Haber πήρε το Νόμπελ Χημείας του 1918.
Σου δίνουν τα pH επτά υγρών (στους 25 °C): χυμός λεμονιού 2, ξίδι 3, καφές 5, απιονισμένο νερό 7, διάλυμα μαγειρικής σόδας 8, καθαριστικό τζαμιών 11, αποφρακτικό σωληνώσεων 13.
(α) Ποια είναι όξινα, ποια ουδέτερα, ποια βασικά; (β) Ποια θα γίνουν πράσινα με μπλε της βρωμοθυμόλης; (γ) Ποιο είναι το πιο όξινο και ποιο το πιο βασικό; (δ) Ποιο θα περιείχε πιθανότατα υδροξείδιο του νατρίου;
Δοκίμασε πρώτα μόνος σου — μετά δες τη λύση
(α) Όξινα: λεμόνι, ξίδι, καφές (pH < 7). Ουδέτερο: απιονισμένο νερό. Βασικά: σόδα, καθαριστικό τζαμιών, αποφρακτικό (pH > 7).
(β) Μόνο το απιονισμένο νερό (ουδέτερο).
(γ) Πιο όξινο: λεμόνι (2)· πιο βασικό: αποφρακτικό (13).
(δ) Το αποφρακτικό — τα αποφρακτικά περιέχουν καυστική σόδα () και έχουν πολύ υψηλό pH.
Απάντηση: όπως παραπάνω.
- Αντιστρέφεις τα χρώματα: μπλε της βρωμοθυμόλης → κίτρινο στα οξέα, μπλε στις βάσεις, πράσινο στα ουδέτερα.
- «Πιο βασικό = μικρότερο pH». Για τις βάσεις ισχύει το αντίθετο: μεγαλύτερο pH, πιο βασικό.
- Γράφεις αντί για : το ασβέστιο δίνει , άρα χρειάζονται δύο .
- Αγγίζεις ή δοκιμάζεις βάσεις: είναι καυστικές.
- Βασικός χαρακτήρας: καυστική γεύση, σαπωνοειδής αφή, αλλαγή χρώματος δεικτών (μπλε της βρωμοθυμόλης → μπλε).
- Arrhenius: βάσεις είναι οι ενώσεις που, όταν διαλύονται στο νερό, δίνουν .
- Βασικές βάσεις: , , , , .
- Βασικό διάλυμα (25 °C): , pH > 7 (πρακτικά 7–14)· μεγαλύτερο pH → πιο βασικό.