Monoprotische versus polyprotische zuren
Zuren worden door verschillende wetenschappers op verschillende manieren gedefinieerd. Arrhenius definieert een zuur als een stof die H3O+-ionen in de oplossing afstaat. Bronsted-Lowry definieert een base als een stof die een proton kan accepteren. Lewis-zuurdefinitie is veel gebruikelijker dan de bovenstaande twee. Volgens deze theorie is elke donor van een elektronenpaar een base. Volgens de Arrhenius- of Bronsted-Lowry-definitie moet een verbinding waterstof hebben en het vermogen om het als een proton af te staan om een zuur te zijn. Volgens Lewis kunnen er echter moleculen zijn die geen waterstof bevatten, maar als een zuur kunnen werken. BCl3 is bijvoorbeeld een Lewis-zuur, omdat het een elektronenpaar kan accepteren. Een alcohol kan een Bronsted-Lowry-zuur zijn omdat het een proton kan afstaan, maar volgens Lewis zal het een base zijn.
Ongeacht de bovenstaande definities, identificeren we normaal gesproken een zuur als een protondonor. Zuren hebben een zure smaak. Limoensap, azijn zijn twee zuren die we bij ons thuis tegenkomen. Ze reageren met basen waarbij water wordt geproduceerd, en ze reageren ook met metalen om H2 te vormen, waardoor de corrosiesnelheid van het metaal wordt verhoogd. Zuren kunnen in twee worden onderverdeeld, op basis van hun vermogen om te dissociëren en protonen te produceren. Sterke zuren zoals HCl, HNO3 worden volledig geïoniseerd in een oplossing om protonen te geven. Zwakke zuren zoals CH3COOH dissociëren gedeeltelijk en geven minder protonen. Ka is de zuurdissociatieconstante. Het geeft een indicatie van het vermogen om een proton van een zwak zuur te verliezen. Om te controleren of een stof een zuur is of niet, kunnen we verschillende indicatoren gebruiken, zoals lakmoespapier of pH-papier. In de pH-schaal zijn 1-6 zuren weergegeven. Een zuur met pH 1 is naar verluidt erg sterk en naarmate de pH-waarde stijgt, neemt de zuurgraad af. Bovendien veranderen zuren blauwe lakmoes in rood.
Monoprotisch zuur
Als een molecuul zuur dissocieert in een waterige oplossing, als het een enkel proton geeft, dan is dat zuur een monoprotisch zuur. HCl en salpeterzuur (HNO3) zijn enkele voorbeelden van monoprotische minerale zuren. Hieronder volgt de dissociatie voor HCl in het waterige medium om één proton af te geven.
HCl → H+ + Cl–
Behalve het minerale zuur kunnen er ook monoprotische organische zuren zijn. Meestal als er één carboxylgroep is, is dat zuur monoprotisch. Azijnzuur, benzoëzuur en een eenvoudig aminozuur zoals glycine zijn bijvoorbeeld monoprotisch.
Polyprotisch zuur
Polyprotische zuren bevatten meer dan één waterstofatoom, die als protonen kunnen worden gedoneerd wanneer ze worden opgelost in een waterig medium. Specifiek, als ze twee protonen doneren, noemen we ze diprotisch en, als ze drie protonen geven, triprotisch, enz. Waterstofsulfide (H2S) en H2 SO4 zijn diprotische zuren, die twee protonen afgeven. Fosforzuur (H3PO4) is een triprotisch zuur. In de meeste gevallen dissociëren polyprotische zuren niet volledig en geven ze alle protonen tegelijkertijd af. Dissociatieconstanten voor elke dissociatie variëren. Bijvoorbeeld, in fosfor is de eerste dissociatieconstante 7,25×10−3, wat een grotere waarde is. Dus de volledige dissociatie vindt plaats. Tweede dissociatieconstante is 6.31×10−8, en de derde is 3.98×10−13, wat minder gunstige dissociaties zijn dan de eerste.
Wat is het verschil tussen monoprotisch zuur en polyprotisch zuur?
• Monoprotisch geeft slechts één proton af van een enkel zuurmolecuul bij het dissociëren in een waterig medium.
• Polyprotisch betekent het afgeven van meerdere protonen uit een enkel molecuul.
