Hoe werkt neutralisatie?
Deze beschrijving beschrijft zuur-base reacties in water. (Het werkt een beetje anders in andere oplosmiddelen, maar daar hoef je niet te veel over na te denken tot je meer gevorderde scheikunde studeert). Een zuur is een elektrolyt (sterk of zwak) dat H+ ionen produceert als het oplost in water. Waterstofionen worden ook protonen genoemd, omdat een waterstofkern gewoon een proton is (tenzij het een zwaardere isotoop is, maar dat is zeldzaam). Zuren worden soms “proton-donoren” genoemd, wat betekent dat ze protonen afstaan, maar dit is geen goed woord, omdat de protonen door het oplosmiddel worden weggetrokken, en niet door de opgeloste stof worden afgegeven. Voorbeelden van sterke zuren zijn HCl en H2SO4, die zoutzuur en zwavelzuur worden genoemd. Maar zwavelzuur heeft 2 protonen gebonden aan het sulfaation, en slechts één komt volledig los (net als de zwakke elektrolyten die hier besproken zijn), dus een oplossing van zwavelzuur zal waterstofionen, bisulfaationen, en sulfaationen in oplossing hebben. Net als in het geval van neerslagreacties, als een base wordt toegevoegd, kunnen beide protonen volledig loskomen en reageren met de base. Zuren worden monoprotisch, diprotisch, enz. genoemd, afhankelijk van het aantal zure protonen dat ze hebben. HCl, azijnzuur (azijn, CH3COOH) en salpeterzuur (HNO3) zijn monoprotische zuren. (Azijnzuur heeft nog andere protonen, maar alleen de laatste is zuur.) Zwavelzuur en vele andere zijn diprotische zuren.
Een base is een elektrolyt (sterk of zwak) dat hydroxide-ionen produceert wanneer het in een wateroplossing wordt opgelost. Dit kan zijn omdat het een hydroxidezout is, zoals NaOH, of omdat het waterstofionen aan water onttrekt, waarbij hydroxide achterblijft. Een goed voorbeeld hiervan is ammoniak, NH3, dat soms wordt gebruikt in huishoudelijke schoonmaakmiddelen. Ammoniak reageert met water om ammoniumhydroxide te maken (maar slechts een klein beetje, ~1% van de ammoniak reageert):
In het algemeen reageren basen met waterstofionen. Dit is hoe neutralisatie gebeurt. Het zuur produceert waterstof-ionen, en de base produceert hydroxide-ionen. Deze reageren samen om water te maken. Het anion dat van het zuur kwam en het kation blijven over, dus als je het water verdampt, krijg je een zout. De algemene reactie ziet er als volgt uit:
In totaal is de reactie:
Dus de waterstofionen, die zuren zuur maken, worden verbruikt, en het hydroxide, dat basen basisch maakt, wordt ook verbruikt, en als de mol zuur en base gelijk zijn, blijft er alleen neutraal water en een zout over. (Eigenlijk is het een beetje ingewikkelder dan dit als het zuur of de base zwak is. De oplossing wordt pas echt neutraal als de molverhoudingen gelijk zijn als beide sterk zijn.)