Bài 3. Axit, bazơ và muối

I - AXIT VÀ BAZƠ THEO THUYẾT A-RÊ-NI-UT

1. Định nghĩa

a) Axit là chất khi tan trong nước điện li ra cation H⁺.

Thí dụ :     HCl -> H⁺ + Cl^-

                 CH₃COOH  ⇌ H⁺ + CH₃COO^-

Các dung dịch axit đều có một số tính chất chung, đó là tính chất của các cation H⁺ trong dung dịch.

b) Bazơ là chất khi tan trong nước điện li ra anion OH^-.

Thí dụ :                   NaOH → Na⁺+ OH^-

Các dung dịch bazơ đều có một số tính chất chung, đó là tính chất của các anion OH^- trong dung dịch.

2. Axit nhiều nấc, bazơ nhiều nấc

a) Axit nhiều nấc

Từ hai thí dụ trên ta thấy phân tử HCl cũng như phân tử CH₃COOH trong dung dịch nước chỉ điện li một nấc ra ion H⁺. Đó là các axit một nấc.

Những axit khi tan trong nước mà phân tử điện li nhiều nấc ra ion H⁺ là các axit nhiều nấc. Thí dụ :

H₃PO₄   ⇌  H+ +    H2PO4-: K₁ = 7,6.10^-3

H₂PO₄^-   ⇌  H⁺ +    HPO₄^2- : K₂ = 6,2.10^-8

HPO₄^2-  ⇌ H⁺ +    PO₄^3-     : K₃ = 4,4.10^-13

Phân tử H₃PO₄ điện li ba nấc ra ion H⁺, H₃PO₄ là axit ba nấc.

b) Bazơ nhiều nấc

Phân tử NaOH khi tan trong nước chỉ điện li một nấc ra ion OH-, NaOH là bazơ một nấc.

Những bazơ khi tan trong nước mà phân tử điện li nhiều nấc ra ion OH- là các bazơ nhiều nấc. Thí dụ :

 Mg(OH)₂        ⇌         Mg(OH)⁺ + OH^-

Cr(OH) ⁺     ⇌       Mg²⁺ + OH^-

Phân tử Mg(OH)₂ điện li hai nấc ra ion OH^-, Mg(OH)₂ là bazơ hai nấc.

3. Hiđroxit lưỡng tính

Hiđroxit lưỡng tính là hiđroxit khi tan trong nước vừa có thể điện li như axit, vừa có thể điện li như bazơ.

Thí dụ, Zn(OH)₂ là hiđroxit lưỡng tính :

Zn(OH)₂  ⇌ Zn²⁺ + 2OH^-                       : Điện li kiểu bazơ

Zn(OH)₂   ⇌ 2H⁺ + Zn₂^2-(*)                    : Điện li kiểu axit

Để thể hiện tính axit của Zn(OH)₂ người ta thường viết nó dưới dạng H₂ZnO₂.

Một số hiđroxit lưỡng tính thường gặp là Al(OH)₃, Zn(OH)₂, Pb(OH)₂, Sn(OH)₂, Cr(OH)₃, Cu(OH)_2. Chúng đều tan ít trong nước và lực axit, lực(**) bazơ đều yếu.

II - KHÁI NIỆM VỀ AXIT VÀ BAZƠ THEO THUYẾT BRON-STÊT(*)

1. Định nghĩa

Axit là chất nhường proton (H⁺). Bazơ là chất nhận proton.

                                Axit  ⇌    Bazơ  +  H⁺

Thí dụ 1 :                CH₃COOH + H₂O  ⇌   H₃O⁺ + CH₃COO^-

Trong phản ứng này, CH₃COOH nhường H⁺ cho H₂O, CH₃COOH là axit ; H₂O nhận H⁺, H₂O là bazơ. Theo phản ứng nghịch CH₃COO^- nhận H⁺, CH₃COO^- là bazơ, còn H₃O⁺ (ion oxoni) nhường H⁺, H₃O⁺ là axit.

Thí dụ 2 :                NH₃ + H₂O  ⇌  NH₄⁺  + OH^-

NH₃ là bazơ, H₂O là axit. Theo phản ứng nghịch  là axit và OH^- là bazơ.

2. Ưu điểm của thuyết Bron-stêt

Theo thuyết A-rê-ni-ut, trong phân tử axit phải có hiđro và trong nước điện li ra H+, trong phân tử bazơ phải có nhóm OH và trong nước điện li ra OH-. Vậy thuyết A-rê-ni-ut chỉ đúng cho trường hợp dung môi là nước. Mặt khác, có những chất không chứa nhóm OH, nhưng là bazơ, như NH3, các amin(**) thì thuyết A-rê-ni-ut không giải thích được.

Thuyết Bron-stêt tổng quát hơn, nó áp dụng đúng cho bất kì dung môi nào có khả năng nhường và nhận proton, cả khi vắng mặt dung môi. Tuy nhiên, ở đây chúng ta chỉ nghiên cứu tính chất axit - bazơ trong dung môi nước, nên cả hai thuyết đều cho kết quả giống nhau.

III - HẰNG SỐ ĐIỆN LI AXIT VÀ BAZƠ

1. Hằng số điện li axit

Sự điện li axit yếu trong nước là quá trình thuận nghịch, ở trạng thái cân bằng có thể áp dụng biểu thức hằng số cân bằng cho nó.

2. Hằng số điện li bazơ

K_b là hằng số điện li bazơ. K_b của một bazơ xác định chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ.

Giá trị K_b của bazơ càng nhỏ, lực bazơ của nó càng yếu.

IV - MUỐI

1. Định nghĩa

Muối là hợp chất, khi tan trong nước điện li ra cation kim loại (hoặc cation ) và anion gốc axit.

Muối mà anion gốc axit không còn hiđro có khả năng điện li ra ion H⁺ (hiđro có tính axit)(*) được gọi là muối trung hoà. Thí dụ, NaCl, (NH₄)₂SO₄, Na₂CO₃.

Nếu anion gốc axit của muối vẫn còn hiđro có khả năng điện li ra ion H⁺, thì muối đó được gọi là muối axit. Thí dụ, NaHCO₃, NaH₂PO₄, NaHSO₄.

Ngoài ra có một số muối phức tạp thường gặp như muối kép : NaCl.KCl ; KCl.MgCl₂.6H₂O ;... phức chất : [Ag(NH₃)₂]Cl ; [Cu(NH₃)₄]SO₄ ;...

2. Sự điện li của muối trong nước

Hầu hết các muối (kể cả muối kép) khi tan trong nước điện li hoàn toàn ra cation kim loại (hoặc cation ) và anion gốc axit (trừ một số muối như HgC_l2, Hg(CN)₂ v.v... là các chất điện li yếu).