Có một số phương pháp xác định axit và bazơ. Mặc dù các định nghĩa này không mâu thuẫn với nhau, nhưng chúng khác nhau về mức độ bao hàm của chúng. Các định nghĩa phổ biến nhất về axit và bazơ là axit và bazơ Arrhenius, axit và bazơ Brønsted-Lowry, và axit và bazơ Lewis. Antoine Lavoisier, Humphry Davy và Justus Liebig cũng đưa ra những quan sát về axit và bazơ, nhưng không chính thức hóa các định nghĩa.
Lý thuyết về axit và bazơ của Arrhenius có từ năm 1884, dựa trên quan sát của ông rằng các muối, chẳng hạn như natri clorua, phân ly thành thứ mà ông gọi là ion khi cho vào nước.
- axit tạo ra ion H + trong dung dịch nước
- bazơ tạo ra ion OH – trong dung dịch nước
- nước cần thiết, vì vậy chỉ cho phép dung dịch nước
- chỉ cho phép axit protic; cần thiết để tạo ra các ion hydro
- chỉ các bazơ hydroxit được phép
Lý thuyết Brønsted hoặc Brønsted-Lowry mô tả các phản ứng axit-bazơ như một axit giải phóng một proton và một bazơ nhận một proton. Mặc dù định nghĩa về axit khá giống với định nghĩa do Arrhenius đề xuất (ion hydro là một proton), nhưng định nghĩa về những gì cấu thành bazơ lại rộng hơn nhiều.
- axit là chất cho proton
- bazơ là chất nhận proton
- dung dịch nước được cho phép
- các bazơ ngoài hydroxit được cho phép
- chỉ axit protic được phép
Lý thuyết về axit và bazơ của Lewis là mô hình ít hạn chế nhất. Nó hoàn toàn không xử lý các proton mà chỉ xử lý các cặp electron.
- axit là chất nhận cặp electron
- bazơ là chất cho cặp electron
- hạn chế tối thiểu của các định nghĩa axit-bazơ
Robert Boyle đã mô tả phẩm chất của axit và bazơ vào năm 1661. Những đặc điểm này có thể được sử dụng để dễ dàng phân biệt giữa hai chất hóa học được thiết lập mà không cần thực hiện các thử nghiệm phức tạp:
- có vị chua (đừng nếm chúng!)—từ ‘axit’ bắt nguồn từ tiếng Latin acere , có nghĩa là ‘chua’
- axit ăn mòn
- axit thay đổi quỳ (một loại thuốc nhuộm thực vật màu xanh) từ màu xanh sang màu đỏ
- dung dịch nước (nước) của chúng dẫn dòng điện (là chất điện phân)
- tác dụng với bazơ tạo thành muối và nước
- giải phóng khí hydro (H 2 ) khi phản ứng với kim loại hoạt động (như kim loại kiềm, kim loại kiềm thổ, kẽm, nhôm)
axit thông thường
- axit citric (từ một số loại trái cây và rau, đặc biệt là trái cây họ cam quýt)
- axit ascorbic (vitamin C, như từ một số loại trái cây)
- giấm (5% axit axetic)
- axit carbonic (để tạo ga cho nước giải khát)
- axit lactic (trong buttermilk)
- vị đắng (đừng nếm chúng!)
- cảm thấy trơn hoặc dính xà phòng (đừng tùy tiện chạm vào chúng!)
- bazơ không làm đổi màu quỳ tím; chúng có thể biến quỳ đỏ (axit hóa) trở lại màu xanh
- dung dịch nước (nước) của chúng dẫn điện (là chất điện phân)
- tác dụng với axit tạo thành muối và nước
cơ sở chung
- chất tẩy rửa
- xà bông
- dung dịch kiềm (NaOH)
- amoniac hộ gia đình (dung dịch nước)
Độ mạnh của axit và bazơ phụ thuộc vào khả năng phân ly hoặc phân tách thành các ion của chúng trong nước. Axit mạnh hoặc bazơ mạnh phân ly hoàn toàn (ví dụ: HCl hoặc NaOH), trong khi axit yếu hoặc bazơ yếu chỉ phân ly một phần (ví dụ: axit axetic).
Hằng số phân li axit và hằng số phân li bazơ biểu thị độ mạnh tương đối của axit hoặc bazơ. Hằng số phân li axit K a là hằng số cân bằng của phân li axit-bazơ:
HA + H 2 O ⇆ A – + H 3 O +
trong đó HA là axit và A – là bazơ liên hợp.
K a = [A – ][H 3 O + ] / [HA][H 2 O]
Điều này được sử dụng để tính toán pK a , hằng số logarit:
pk a = – log 10 K a
Giá trị pK a càng lớn thì độ phân ly của axit càng nhỏ và axit càng yếu. Các axit mạnh có pK a nhỏ hơn -2.