Zasady w chemii — budowa i właściwości
Zasada to wodorotlenek rozpuszczalny w wodzie, który uwalnia jony wodorotlenowe. Roztwory zasad mają pH powyżej siedmiu, są śliskie w dotyku i barwią fenoloftaleinę na malinowo.
Zasady stanowią przeciwieństwo kwasów i razem z nimi tworzą podstawę chemii roztworów. Poniżej budowa, właściwości oraz rozróżnienie, które sprawia najwięcej kłopotów.
Wodorotlenek a zasada
To rozróżnienie warto opanować, bo bywa punktowane. Wodorotlenek to każdy związek o wzorze M(OH)n, gdzie M to metal. Zasada to wodorotlenek rozpuszczalny w wodzie.
NaOH jest zarówno wodorotlenkiem, jak i zasadą. Natomiast Cu(OH)₂ jest wodorotlenkiem, ale nie zasadą, bo nie rozpuszcza się w wodzie. Każda zasada jest wodorotlenkiem, ale nie każdy wodorotlenek jest zasadą.
Właściwości zasad
- Odczyn zasadowy, pH powyżej 7
- Barwią fenoloftaleinę na malinowo, a oranż metylowy na żółto
- W dotyku są śliskie — zmydlają tłuszcz naskórka
- Zobojętniają kwasy, dając sól i wodę
- Reagują z tlenkami niemetali
Śliskość to cecha rozpoznawcza, ale zarazem ostrzeżenie: wrażenie bierze się z reakcji z tłuszczami skóry, a więc z jej niszczenia. Mocne zasady bywają groźniejsze od kwasów, bo nie powodują od razu bólu, a wnikają głębiej.
Najważniejsze zasady
- NaOH — wodorotlenek sodu, soda kaustyczna; produkcja mydła, udrażniacze rur
- KOH — wodorotlenek potasu; mydła w płynie, akumulatory
- Ca(OH)₂ — wapno gaszone; budownictwo, odkwaszanie gleb
- NH₃ · H₂O — woda amoniakalna; środki czyszczące
Otrzymywanie
- Metal aktywny + woda — 2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂
- Tlenek metalu + woda — CaO + H₂O → Ca(OH)₂
Druga reakcja jest znana z budownictwa jako gaszenie wapna — przebiega gwałtownie, z wydzieleniem dużej ilości ciepła.
Dlaczego mocne zasady bywają groźniejsze od kwasów
Kwas powoduje natychmiastowy ból i ścina białka, tworząc na powierzchni strup ograniczający dalsze wnikanie. Zasada działa inaczej: rozpuszcza tłuszcze i białka, przez co przenika w głąb tkanki, a odczucie bólu pojawia się z opóźnieniem.
Efektem jest to, że oparzenie zasadą bywa głębsze niż wygląda w pierwszej chwili, a poszkodowany reaguje później. Dlatego przy kontakcie z udrażniaczem rur czy wapnem obowiązuje długie płukanie wodą — znacznie dłuższe, niż podpowiada intuicja.
Amfoteryczność
Część wodorotlenków zachowuje się nietypowo — reagują zarówno z kwasami, jak i z zasadami. Nazywa się je amfoterycznymi, a należą do nich między innymi wodorotlenek glinu i cynku.
Zjawisko tłumaczy praktyczną obserwację: naczynia aluminiowe niszczeją nie tylko od kwaśnych potraw, ale i od silnych detergentów zasadowych. Dlatego garnków z aluminium nie zaleca się myć w zmywarce, gdzie stosuje się środki o wysokim pH — powierzchnia matowieje i traci warstwę ochronną.
Zobojętnianie
Reakcja kwasu z zasadą daje sól i wodę: HCl + NaOH → NaCl + H₂O.
Istotą procesu jest połączenie jonów H⁺ i OH⁻ w cząsteczkę wody. Pozostałe jony tworzą sól, a odczyn roztworu zbliża się do obojętnego.
Zjawisko ma praktyczne zastosowania: wapnowanie gleb kwaśnych, neutralizacja ścieków przemysłowych oraz leki na nadkwasotę, zawierające związki zobojętniające nadmiar kwasu w żołądku.