Verschil tussen zuurheid en basiciteit

Belangrijkste verschil - Zuurgraad versus basiciteit
 

Zuurgraad en basiciteit van verbindingen zijn indicaties voor de pH. Zuurgraad van een medium wordt veroorzaakt door zure verbindingen, die waterstofionen kunnen vrijmaken (H.⁺), resulterend in een lage pH in dat medium. De basiciteit van een medium wordt veroorzaakt door basische verbindingen, die hydroxide-ionen kunnen afgeven (OH^-), resulterend in een hoge pH in dat medium. Het belangrijkste verschil tussen zuurgraad en basiciteit is dat zuurgraad veroorzaakt een lage pH, terwijl basiciteit een hoge pH veroorzaakt in een waterig medium.

INHOUD

1. Overzicht en belangrijkste verschil
2. Wat is zuurheid 
3. Wat is basiciteit
4. Side-by-side vergelijking - Zuurgraad versus basiciteit in tabelvorm
5. Samenvatting

Wat is zuurheid?

Zuurgraad is het niveau van zuur in stoffen. De concentratie van waterstofionen (H.⁺) is de belangrijkste parameter die wordt gebruikt om de zuurgraad te identificeren. De waterstofionconcentratie wordt uitgedrukt als een pH-waarde. pH is de negatieve logaritme van waterstofionenconcentratie. Dus, hoe hoger de waterstofionenconcentratie, hoe lager de pH. Een lage pH-waarde duidt een hogere zuurgraad aan.

Volgens de zuurgraad van stoffen zijn er twee soorten zuren, zoals sterke zuren en zwakke zuren. Sterke zuren veroorzaken een hoger zuurgehalte in waterig medium, terwijl zwakke zuren resulteren in een lage zuurgraad. Sterke zuren kunnen volledig dissociëren tot ionen, waardoor alle mogelijke waterstofionen vrijkomen (H.⁺). Daarentegen dissocieert een zwak zuur gedeeltelijk, waarbij slechts enkele waterstofionen vrijkomen. Zuren kunnen ook worden gecategoriseerd als monoprote zuren en polyprotische zuren; monoprote zuren geven één waterstofion per molecuul af, terwijl polyprotische zuren meer waterstofionen per molecuul afgeven.

De zuurgraad van zuren wordt bepaald door de pKa van het zuur. pKa is de negatieve logaritme van Ka. Ka is de zuurdissociatieconstante van een oplossing. Het is een kwantitatieve meting van de sterkte van een zuur in een oplossing (of zuurgraad). Verlaag de pKa, hoe sterker het zuur is. Hoe hoger de pKa, hoe zwakker het zuur is.

Figuur 01: Citroensap heeft een hoge zuurgraad

De periodieke trends van de zuurgraad van chemische elementen zijn in principe afhankelijk van hun elektronegativiteitswaarden. De elektronegativiteit van chemische elementen neemt van links naar rechts van een punt toe. Als de elektronegativiteit van een atoom hoger is, kan het een negatief atoom zeer gemakkelijk stabiliseren omdat het een hogere affiniteit voor elektronen heeft. Daarom worden de waterstofionen geassocieerd met hoge elektronegatieve atomen gemakkelijk afgegeven dan lage elektronegatieve atomen, resulterend in een hogere zuurgraad. Wanneer een groep in het periodiek systeem naar beneden gaat, neemt de zuurgraad toe. Dit komt omdat de grootte van atomen toeneemt in de groep. Grote atomen kunnen negatieve ladingen op hen stabiliseren (door ladingsverdeling); vandaar dat een waterstofion geassocieerd met een groot atoom gemakkelijk kan worden vrijgemaakt.

Wat is basiciteit?

De basiciteit van een stof is het aantal waterstofatomen dat kan worden vervangen door een base in een bepaald zuur. Met andere woorden, de basiciteit van een verbinding is het aantal waterstofionen dat volledig kan reageren met hydroxide-ionen die worden afgegeven door een base.

Figuur 02: Chemische structuur van hydroxide-ion

De factoren die van invloed kunnen zijn op de basiciteit van een verbinding worden hieronder vermeld.

1. Elektronegativiteit
2. Atoomradius
3. Formele kosten

Elektronegativiteit van een atoom verwijst naar zijn affiniteit voor elektronen. Een atoom met een hoge elektronegativiteit kan elektronen aantrekken in vergelijking met lage elektronegatieve atomen. Hoger de elektronegativiteit, verlaag de basiciteit. Om het hydroxide-ion vrij te maken, moeten de bindingselektronen tussen het zuurstofatoom en de rest van het molecuul volledig worden aangetrokken door het zuurstofatoom (het zuurstofatoom in de hydroxidegroep moet meer elektronegatief zijn dan het andere atoom waaraan het is gebonden). Vb: als de basiciteit van ROH hoog is, is de elektronegativiteit van R kleiner dan die van het zuurstofatoom.

Figuur 03: Zepen zijn zwakke basen gevormd door de reactie van vetzuren met natriumhydroxide of kaliumhydroxide.

Atoomradius is een andere factor die de basiciteit van een verbinding beïnvloedt. Als de atomic radius klein is, is de elektronendichtheid van dat atoom hoog. Daarom kan het hydroxide-ion gemakkelijk worden vrijgemaakt. Dan is de basiciteit van die verbinding relatief hoog.

Formele kosten zijn over het algemeen positieve kosten of negatieve kosten. Een positieve formele lading geeft een lagere elektronendichtheid aan. Derhalve kunnen bindingselektronen niet volledig worden aangetrokken door het hydroxide-ion. Het kan dan niet gemakkelijk worden vrijgegeven (het hydroxide-ion), wat wijst op een lagere basiciteit. Een negatieve formele lading daarentegen zorgt voor een hogere basiciteit.

Wat is het verschil tussen zuurheid en basiciteit?

Zuurgraad versus basiciteit
Zuurgraad is het niveau van zuur in stoffen.	Basiciteit verwijst naar de staat van het zijn van een basis, die hydroxide-ionen kan afgeven (OH-).
pH
Zuurgraad veroorzaakt een lage pH in waterige media.	Basic zorgt voor een hoge pH in waterige media.
ionen
Zuurgraad duidt op een hoge concentratie waterstofionen in een medium.	Basic geeft een hoge concentratie hydroxide-ionen in een medium aan.
Periodieke trends
De zuurgraad neemt van links naar rechts een periode en een groep toe.	De basiciteit neemt af van links naar rechts, een periode en een groep.
Effect van elektronegativiteit
Zuurgraad is hoog als de elektronegativiteit (van het atoom waaraan het waterstofatoom is gebonden) hoog is.	De basiciteit is hoog als de elektronegativiteit (van het atoom waaraan het zuurstofatoom van het hydroxide-ion is gebonden) laag is.

Samenvatting - Zuurgraad versus basiciteit

Zuurgraad en basiciteit zijn twee fundamentele termen die worden gebruikt in de chemie. Zuurgraad wordt veroorzaakt door zure verbindingen. De basiciteit wordt veroorzaakt door basische verbindingen. Het belangrijkste verschil tussen zuurgraad en basiciteit is dat zuurgraad een lage pH veroorzaakt, terwijl basiciteit een hoge pH in een waterig medium veroorzaakt.

Referentie:

1. "7.3: Structurele effecten op zuurgraad en basiciteit." Chemistry LibreTexts, Libretexts, 7 september 2016, Beschikbaar Hier.
2. "Periodieke tabeltrend." Student Doctor Network, Beschikbaar Hier.

Afbeelding met dank aan:

1. "Lemon-edit1" door André Karwath aka Aka - Eigen werk (CC BY-SA 2.5) via Commons Wikimedia
2. "Hydroxide-lone-pairs-2D" (Public Domain) via Commons Wikimedia
3. "589824" (CC0) via Pixabay