تعاریف متداول اسید- باز

معيارهاي متفاوتي براي طبقه بندي اسيدها و بازها وجود دارد. نخستین تئوری مدرن برای تعریف اسید و باز توسط آرنیوس ارائه شد. طبق طبقه بندي آرنیوس اسيد ماده اي است كه در آب یون هیدروژن (اتم هیدروژن با یک بار مثبت یا در واقع یک پروتون) توليد مي كند و باز ماده اي است كه در آب یون هیدروکسید توليد مي كند (البته بایستی توجه داشت که پروتون تنها چگالی بار زیادی دارد و با مولکولهای دیگر پیوند می خورد و از همین رو، یون هیدروژن در آب بصورت یون هیدرونیوم است). بعبارتی دیگر اسید آرنیوس غلظت یون هیدروژن را در آب افزایش می دهد، در حالیکه باز آرنیوس غلظت یون هیدروکسید را در آب افزایش می دهد. با توجه به ترکیب یون هیدروژن و یون هیدروکسید که منجر به تولید آب می شود، معادلا اسید آرنیوس منجر به کاهش غلظت یون هیدروکسید و باز آرنیوس منجر به کاهش غلظت یون هیدروژن می شود. بعنوان مثال، هیدروکلریک اسید یا HCl که در آب به یون هیدروژن و یون کلرید تفکیک می شود، بعنوان تولیدکننده یون هیدروژن در آب، اسيد آرنیوس محسوب می شود، درحالیکه سدیم هیدروکسید یا NaOH که در آب به یون سدیم و یون هیدروکسید تفکیک می شود، بعنوان تولیدکننده یون هیدروکسید در آب، باز آرنیوس محسوب می شود.

طبق طبقه بندي برونشتد- لوري، اسيد ماده اي است كه یون هیدروژن مي دهد و باز ماده اي است كه یون هیدروژن مي گيرد. بعنوان مثال، واکنش هیدروکلریک اسید یا HCl با آمونیاک یا NH3 منجر به تولید آمونیوم کلرید (NH4Cl) می شود که در آن، هیدروکلریک اسید یون هیدروژن مي دهد و در نقش اسيد برونشتد- لوري ظاهر می شود و آمونیاک یون هیدروژن مي گیرد و در نقش باز برونشتد- لوري ظاهر می شود.

در تعریف برونشتد- لوري، به اسيد و بازي كه با دادن و گرفتن یک یون هیدروژن به هم تبديل مي شوند، اسيد و باز مزدوج گفته مي شود. بعبارتی دیگر اسید مزدوج یک باز، گونه پروتون گرفته آن باز یا همان گونه حاصل از گرفتن یک پروتون توسط آن باز است و باز مزدوج یک اسید، گونه پروتون داده آن اسید یا همان گونه حاصل از دادن یک پروتون توسط آن اسید است. به عنوان مثال، آمونیاک و یون آمونیوم كه با دادن و گرفتن یک یون هیدروژن به هم تبديل مي شوند، اسيد و باز مزدوج هم محسوب مي شوند، بطوریکه یون آمونیوم، اسيد مزدوج آمونیاک و آمونیاک، باز مزدوج یون آمونیوم است. به عنوان مثال ديگر در زوج اسید کربنیک و یون هیدروژن کربنات، اسید کربنیک كه با از دست دادن یون هیدروژن، یون هیدروژن کربنات را توليد مي كند، اسيد مزدوج یون هیدروژن کربنات است، در حاليكه یون هیدروژن کربنات كه با گرفتن یون هیدروژن، اسید کربنیک را توليد مي كند، باز مزدوج اسید کربنیک است. همچنین می توان زوج یون هیدروژن کربنات و یون کربنات را درنظر گرفت که یون هیدروژن کربنات، اسيد مزدوج و یون کربنات باز مزدوج است. لازم بذکر است که به گونه اي مثل یون هیدروژن کربنات در مثالهای یادشده كه بتواند هم نقش اسيدي و هم نقش بازي ايفا كند، آمفوتر گفته مي شود.

طبق طبقه بندي لويس، اسيد ماده اي است كه جفت الكترون داتیو مي پذيرد و باز ماده اي است كه جفت الكترون داتیو مي دهد. بعنوان مثال، آمونیاک می تواند به بور تری فلوئورید داتیو بدهد و با آن در یک واکنش افزایشی شرکت کند که در آن، آمونیاک حکم باز لویس و بور تری فلوئورید، حکم اسید لویس را دارد.

علاوه بر تعاریف یاد شده تعاریف دیگری مثل تعریف لاکس- فلاد، تعریف اسید و باز سخت و نرم پیرسون، تعریف یوسانویچ و ... هم وجود دارند، اما باندازه تعاریف برونشتد- لوری و لویس متداول نیستند. در تعریف لاکس- فلاد، اسید بعنوان گیرنده یون اکسید و باز بعنوان دهنده یون اکسید درنظر گرفته می شود. در تعریف اسید و باز سخت و نرم پیرسون، سخت ها کوچک هستند و چگالی بار بالا و قطبش پذیری کم دارند، در حالیکه نرم ها بزرگ هستند و چگالی بار کم و قطبش پذیری بالا دارند. بر مبنای این تئوری بین برهم کنش های اسید- باز، برهم کنش سخت با سخت و نرم با نرم بیشتر پایدار هستند. در تعریف یوسانویچ، اسیدها بعنوان گیرنده های گونه های منفی یا دهنده های گونه های مثبت و بازها بر عکس اسیدها که در اینصورت واکنشهای اکسایش- کاهش زیر مجموعه ای از واکنشهای اسید- باز خواهند بود.

مي توان طبقه بندي آرنیوس را زير مجموعه اي از طبقه بندي برونشتد- لوري و طبقه بندي برونشتد-لوري را زير مجموعه اي از طبقه بندي لوويس به حساب آورد. اسيد آرنیوس كه در آب توليد یون هیدروژن مي كند، به عنوان توليد كننده یون هیدروژن، اسيد برونشتد – لوري نيز هست. اسيد برونشتد- لوري كه یون هیدروژن توليد مي كند و یون هیدروژن پذيرنده داتیو است، مي تواند يك اسيد لوويس نيز محسوب شود. باز آرنیوس كه در آب یون هیدروکسید توليد مي كند و یون هیدروکسید مي تواند یون هیدروژن بگيرد، مي تواند به عنوان باز برونشتد- لوري نيز در نظر گرفته شود. باز برونشتد – لوري كه یون هیدروژن مي گيرد يا در واقع به یون هیدروژن داتیو مي دهد، يك باز لوويس نيز هست.

طبقه بندي آرنیوس اسيد- باز را به حلال آب محدود مي كند، در حاليكه علاوه بر حلال آب، در بحث هاي اسيد- باز ما از حلالهاي غيرآبي يا غير مائی نیز ممکن است استفاده كنيم. همچنين در خود حلال آب، طبقه بندي آرنیوس تمام اسيدها و بازها را بدرستي بدست نمي دهد. مثلاً در واكنش محلول آبی آمونیاک با محلول آبی هیدروکلریک اسید، عمدتاً خود آمونیاک با یون هیدروژن واكنش مي دهد، نه لزوماً یون هیدروکسید ناشي از واكنش آمونیاک با آب. از طرفی طبقه بندي لوويس بسيار گسترده است و تحليل اسيدها و بازها را دشوار مي كند. از همین جهات در بحث های معمول اسیدها و بازها و شيمي تجزيه ما تعريف اسيد-باز را به طبقه بندي اسيد و باز برونشتد- لوري محدود مي كنيم، مگر آنكه خلاف آن ذكر شده باشد. بنابراین هر جا صحبت از اسيد-باز است، معمولا منظور اسيد و باز برونشتد- لوري است مگر آنكه خلافش ذكر شده باشد.