Zásada (chemie)

Šablona:Infobox vědecký koncept

Zásada (též báze nebo historicky alkálie) je v chemii látka, která je protikladem kyseliny. Obecně je definována jako substance schopná přijímat protony (vodíkové kationty H⁺) nebo darovat elektronový pár. Ve vodném roztoku mají zásady pH vyšší než 7, způsobují charakteristické zbarvení acidobazických indikátorů (například lakmus barví modře) a s kyselinami reagují za vzniku soli a vody v procesu zvaném neutralizace.

🧪 Definice a teorie

Pojetí kyselin a zásad se v historii chemie vyvíjelo a dnes existuje několik teorií, které definují zásady z různých úhlů pohledu. Každá novější teorie rozšiřuje a zobecňuje tu předchozí.

Arrheniova teorie

Nejstarší moderní teorii formuloval švédský chemik Svante Arrhenius v roce 1884. Podle této teorie je zásada látka, která při rozpouštění ve vodě (disociaci) uvolňuje hydroxidový aniont (OH⁻). Tato teorie je jednoduchá a dobře vysvětluje chování nejběžnějších zásad, jako jsou hydroxidy. Její platnost je však omezena pouze na vodné roztoky a nevysvětluje zásaditost látek, které neobsahují hydroxidovou skupinu, například amoniaku.

Příklad: Disociace hydroxidu sodného ve vodě:

NaOH → Na⁺ + OH⁻

Brønstedova-Lowryho teorie

V roce 1923 navrhli dánský chemik Johannes Nicolaus Brønsted a anglický chemik Thomas Martin Lowry nezávisle na sobě obecnější definici. Podle jejich teorie je zásada jakákoli látka (molekula nebo iont), která je schopna přijmout (akceptovat) proton (kation H⁺). Kyselina je naopak donor protonu. Tato definice je širší, protože není omezena na vodné roztoky a zahrnuje i látky jako amoniak.

V této teorii se zavádí pojem konjugovaný pár. Když zásada přijme proton, stává se z ní její konjugovaná kyselina.

Příklad: Reakce amoniaku s vodou:

NH₃ (zásada) + H₂O (kyselina) ⇌ NH₄⁺ (konjugovaná kyselina) + OH⁻ (konjugovaná zásada) V této reakci amoniak přijímá proton od vody, chová se tedy jako zásada. Voda, která proton daruje, se chová jako kyselina.

Lewisova teorie

Rovněž v roce 1923 představil americký chemik Gilbert Newton Lewis nejobecnější teorii, která se zaměřuje na elektronové páry. Podle této teorie je zásada jakákoli látka, která může darovat (poskytnout) volný elektronový pár k vytvoření kovalentní vazby. Kyselina je naopak akceptorem (příjemcem) elektronového páru. Tato definice zahrnuje i reakce, kde se nepřenáší žádné protony, například v anorganické a organické chemii.

Příklad: Reakce amoniaku s fluoridem boritým:

NH₃ (Lewisova zásada) + BF₃ (Lewisova kyselina) → H₃N−BF₃ Amoniak (zásada) poskytuje svůj volný elektronový pár boru ve fluoridu boritém (kyselina) a vytváří mezi sebou koordinačně kovalentní vazbu.

🔬 Vlastnosti zásad

Zásady mají několik charakteristických fyzikálních a chemických vlastností.

Chuť a hmat: Zředěné roztoky zásad mají typicky hořkou chuť (důrazně se nedoporučuje ochutnávat chemikálie). Na pokožce působí kluzkým, mýdlovým dojmem, což je způsobeno reakcí s tuky v kůži (tzv. zmýdelnění).
Žíravost: Silné zásady jsou, podobně jako silné kyseliny, žíravé a mohou způsobit vážné chemické popáleniny organických tkání.
Reakce s kyselinami: Zásady reagují s kyselinami při neutralizační reakci, jejímž produktem je sůl a voda.

HCl (kyselina) + NaOH (zásada) → NaCl (sůl) + H₂O (voda)

Vliv na indikátory: Zásady mění barvu acidobazických indikátorů. Lakmusový papírek barví na modro, fenolftalein ve vodném roztoku na fialovo.
Rozpustnost: Mnoho zásad, zejména hydroxidy alkalických kovů a kovů alkalických zemin, je dobře rozpustných ve vodě. Jiné, jako hydroxid hlinitý, jsou nerozpustné.

⚖️ Síla zásad a pH

Síla zásady závisí na její schopnosti přijímat protony nebo uvolňovat hydroxidové ionty. Podle míry disociace ve vodě se zásady dělí na silné a slabé.

Silné zásady: Jsou látky, které ve vodném roztoku zcela disociují (rozpadají se na ionty). Do této skupiny patří především hydroxidy alkalických kovů (např. hydroxid sodný - NaOH, hydroxid draselný - KOH) a některé hydroxidy kovů alkalických zemin (např. hydroxid vápenatý - Ca(OH)₂).
Slabé zásady: Ve vodném roztoku disociují pouze částečně a ustavuje se u nich chemická rovnováha mezi ionty a nedisociovanými molekulami. Příkladem je amoniak (NH₃) nebo anilin.

Míru zásaditosti (nebo kyselosti) roztoku vyjadřuje stupnice pH. Roztoky se dělí takto:

Zásaditý roztok: pH > 7
Neutrální roztok: pH = 7
Kyselý roztok: pH < 7

Sílu slabé zásady kvantitativně popisuje disociační konstanta zásady (Kₑ). Čím vyšší je hodnota Kₑ, tím je zásada silnější. Často se používá její záporný dekadický logaritmus, pKₑ.

💡 Příklady a použití

Zásady mají široké uplatnění v průmyslu, laboratořích i v domácnostech.

Významné silné zásady

Hydroxid sodný (NaOH): Známý také jako louh sodný. Je klíčovou průmyslovou chemikálií používanou při výrobě mýdel, papíru, textilu a hliníku. V domácnostech se používá jako účinný čistič odpadních potrubí.
Hydroxid draselný (KOH): Používá se při výrobě měkkých mýdel, v alkalických bateriích a jako elektrolyt.
Hydroxid vápenatý (Ca(OH)₂): Známý jako hašené vápno. Využívá se ve stavebnictví při přípravě malty a omítek, v zemědělství k úpravě kyselých půd a při výrobě cukru.

Významné slabé zásady

Amoniak (NH₃): Jeden z nejvíce vyráběných chemikálií na světě. Je základní surovinou pro výrobu dusíkatých hnojiv, kyseliny dusičné a výbušnin. Jeho vodný roztok (čpavek) se používá jako čisticí prostředek a chladivo.
Hydrogenuhličitan sodný (NaHCO₃): Známý jako jedlá soda. Používá se v potravinářství jako kypřicí prášek, jako součást antacid pro neutralizaci žaludečních kyselin a v hasicích přístrojích.
Pyridin (C₅H₅N): Důležité rozpouštědlo a prekurzor v organické syntéze, například při výrobě léků a pesticidů.

↔️ Neutralizace a titrace

Neutralizace je klíčová reakce mezi kyselinou a zásadou, při které vzniká sůl a voda a uvolňuje se teplo. Tato reakce je základem analytické metody zvané acidobazická titrace.

Při titraci se do roztoku neznámé koncentrace (např. kyseliny) postupně přidává roztok o známé koncentraci (tzv. odměrný roztok, např. zásady), dokud není dosaženo bodu ekvivalence. V tomto bodě veškerá kyselina zreagovala se zásadou. Tento bod se obvykle určuje pomocí barevného indikátoru nebo pH metru. Ze spotřebovaného objemu odměrného roztoku lze pak přesně vypočítat koncentraci původního vzorku.

👶 Pro laiky: Zásada jednoduše

Představte si chemii jako taneční parket, kde některé částice (říkejme jim "kyseliny") mají malý míček navíc (to je náš proton), kterého se chtějí zbavit. Jsou to "dárci míčků". Na druhé straně parketu jsou jiné částice (to jsou naše "zásady"), které mají volné ruce a rády by nějaký míček chytily. Jsou to "chytači míčků".

Když se na parketu potká "dárce" (kyselina) a "chytač" (zásada), stane se přirozená věc: kyselina hodí svůj míček a zásada ho chytí. Tím si oba "zatančí" a vytvoří pár. Po této výměně jsou oba spokojení a "neutrální". Zásada je tedy jednoduše chemická látka, která v reakci "chytá" vodíkové protony od kyselin. Věci, které jsou zásadité, známe z běžného života – třeba mýdlo, jedlá soda nebo čističe odpadů.

Zdroje

```