Sav (kémia): definíció, pH és erős/gyenge savak

Az adatbázisok bizonyos tulajdonságairól szóló cikk az ACID oldalon található.

Néha az acid az LSD (lizergsav-dietilamid) másik neve.

A sav olyan anyag, amely egy hidrogéniont (H⁺) (általában egy protont) képes leadni egy másik anyagnak. A savak pH-ja 7,0-nál kisebbnek tekinthető, mivel oldatukban többlet H+ ion található. Egy vegyi anyag akkor képes protont adni, ha a hidrogénatom egy elektronegatív atomhoz, például oxigénhez, nitrogénhez vagy klórhoz kapcsolódik. Egyes savak erősek, mások gyengék. A gyenge savak részben tartják meg protonjaikat, míg az erős savak gyakorlatilag teljesen disszociálnak vízben. Minden sav hidrogénionokat bocsát ki az oldatokba; a molekulánként felszabaduló ionok mennyisége és a disszociáció mértéke határozza meg, hogy egy sav erős vagy gyenge. A gyenge savak csak részben disszociálnak, ezért pH-csökkentő hatásuk a koncentrációtól és a disszociációállandótól függ. A gyenge savak oldatainak pH-ja gyakran 3–6 körül van, míg erős savak híg oldatai lehetnek pH ≈ 1–3 között; ezek azonban csak iránymutatók, mert a pH erősen függ a sav koncentrációjától.

Erős és gyenge savak — mire utal ez?

• Erős savok: majdnem teljesen disszociálnak vízben. Példák: sósav (HCl), salétromsav (HNO₃), kénsav (H₂SO₄ — az első proton kiválása erős). Egyszerű reakció: HCl → H⁺ + Cl⁻.
• Gyenge savak: csak részben disszociálnak, egyensúly alakul ki a molekula és a disszociált ionok között. Példa: ecetsav (CH₃COOH ⇌ H⁺ + CH₃COO⁻).

Ka és pKa — a sav erősségének mérése

A gyenge savaknál a disszociáció mértékét a savdisszociációs állandó, Ka adja meg:

Ka = [H⁺][A⁻]/[HA]

Gyakrabban használjuk a pKa-t, ami pKa = −log10(Ka). Minél kisebb a pKa, annál erősebb a sav. A pH és a pKa közötti kapcsolat segít kiszámolni egy gyenge sav oldatának pH-ját is (Henderson–Hasselbalch-egyenlet alkalmazásával a pufferek esetén).

pH számítása — alapelvek

• Erős sav: ha teljesen disszociál, akkor [H⁺] ≈ C (a sav koncentrációja), így pH = −log10[C].
• Gyenge sav: a disszociációt Ka alapján kell számítani; gyakran használható közelítés: pH ≈ 1/2 (pKa − log10 C), ha a disszociáció kis mértékű.
• Többprotontos savak: (pl. H₂SO₄, H₃PO₄) első és második protonjának disszociációs állandói különbözőek; az első lépés gyakran erősebb.

Sav-bázis elméletek

A savakat különböző módokon lehet meghatározni:

• Brønsted–Lowry elmélet: sav = protondonor, bázis = protonacceptor. Ez a legtágabban használt definíció kémiai reakciók esetén.
• Lewis-elmélet: sav = elektronpár-akceptor, bázis = elektronpár-donor. Ezzel a szemlélettel például a bizonyos fémionok vagy elektrofilek is savként viselkednek.

Példák és gyakorlati megjegyzések

• Gyenge sav: ecetsav (CH₃COOH). Használják élelmiszerekben és iparban; pKa ≈ 4,76.
• Erős sav: sósav (HCl). Laboratóriumi és ipari tisztítószer; hígítva is erősen maró hatású.
• Többprotontos példa: kénsav (H₂SO₄) — az első proton erősen disszociál, a második lépés gyengébb.

Biztonság és kezelés

• Óvintézkedések: sok sav maró hatású — használjunk védőkesztyűt, védőszemüveget és megfelelő szellőzést.
• Soha ne öntsünk vizet koncentrált savra; mindig a savat kell lassan vízhez adagolni, hogy elkerüljük a hevülést és fröccsenést.
• Semlegesítés: savakat bázissal (például nátrium-hidroxiddal) lehet semlegesíteni, de ezt kis lépésekben, megfelelő kontroll mellett végezzük.
• Tárolás: savakat eredeti, megfelelően jelölt és korrózióálló csomagolásban, elkülönítve kell tartani bázisoktól és oxidálószerektől.

A bázis a sav "kémiai ellentéte". A bázis olyan anyag, amely a sav hidrogénatomját befogadja. A bázisok olyan molekulák, amelyek vízben szét tudnak hasadni, és hidroxidionokat szabadítanak fel.