Asit ve baz nedir? pH cetveli, limon ve sabun örneğiyle

Limonu ısırdığınızda yüzünüz buruşur. Sirke de ekşidir. Sabunlu eliniz ise kaygan bir his verir ve sabun ağzınıza kaçarsa acı bir tat bırakır. Bu tatların ve hislerin arkasında kimyanın en temel kavramlarından ikisi vardır: asitler ve bazlar. Bu yazıda asit ve bazın ne olduğunu, pH cetvelinin nasıl okunduğunu, mutfaktaki maddelerin bu cetvelde nereye düştüğünü ve evde güvenle yapabileceğiniz renkli bir deneyi anlatacağız.

Başlamadan önce önemli bir uyarı: Laboratuvarda ya da evde bilinmeyen hiçbir maddenin tadına bakılmaz, koklanmaz ve çıplak elle dokunulmaz. Bu yazıdaki tat örnekleri yalnızca yiyeceklerle ilgili günlük deneyimlerdir.

Asit nedir, baz nedir?

Günlük hayatta asitleri ve bazları bazı ortak özellikleriyle tanırız:

Asitlerin genel özellikleri:

• Sulu çözeltileri ekşi tatlıdır (limon, sirke, yoğurt).
• Mavi turnusol kâğıdını kırmızıya çevirir.
• Bazı metallerle tepkimeye girerek hidrojen gazı açığa çıkarabilir.
• Mermer ve kireç taşı gibi karbonatlı maddelerle köpürerek karbondioksit oluşturur.

Bazların genel özellikleri:

• Sulu çözeltileri acı tatlıdır ve ele kayganlık hissi verir (sabun).
• Kırmızı turnusol kâğıdını maviye çevirir.
• Asitlerle tepkimeye girerek onların etkisini azaltır.

Kimyasal açıdan en yaygın tanım şöyledir: Asitler, suda çözündüğünde ortamdaki hidrojen iyonu ($\text{H}^+$) miktarını artıran maddelerdir. Bazlar ise suda çözündüğünde hidroksit iyonu ($\text{OH}^-$) miktarını artıran maddelerdir. (Daha ileri düzeyde, hidrojen iyonunun sudaki gerçek hâlinin $\text{H}_3\text{O}^+$ olduğu ve asit-baz tanımlarının genişletildiği öğrenilir; ama temel fikir aynıdır.)

Örnekler:

• Hidroklorik asit: $\text{HCl} \rightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^-$
• Sodyum hidroksit: $\text{NaOH} \rightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^-$

pH cetveli nasıl okunur?

Bir çözeltinin ne kadar asidik ya da bazik olduğunu pH değeriyle ifade ederiz. Oda sıcaklığında (25 °C) sulu çözeltiler için pH cetveli genellikle 0 ile 14 arasında gösterilir:

• pH < 7: Asidik
• pH = 7: Nötr
• pH > 7: Bazik

pH ölçeğinin en önemli ve en çok gözden kaçan özelliği logaritmik olmasıdır. pH bir birim azaldığında hidrojen iyonu derişimi 10 kat artar:

Yani pH’ı 3 olan bir çözelti, pH’ı 4 olandan 10 kat, pH’ı 5 olandan 100 kat daha fazla hidrojen iyonu içerir. pH 2 ile pH 6 arasında “sadece 4 fark” yoktur; 10.000 kat fark vardır.

Mutfaktan pH örnekleri

Aşağıdaki değerler yaklaşık değerlerdir; ürüne ve derişime göre değişebilir:

Kanın pH’ının çok dar bir aralıkta tutulması hayati önemdedir. Vücudumuz solunum ve böbrekler aracılığıyla bu dengeyi sürekli korur.

Nötrleşme: Asit ve baz buluşunca

Bir asit ile bir baz uygun miktarlarda karıştırıldığında birbirlerinin etkisini giderir. Buna nötrleşme denir. Ürünler genellikle tuz ve sudur:

Burada oluşan NaCl sofra tuzudur. Kimyada “tuz” kelimesi, asit-baz tepkimesinde oluşan iyonik bileşiklerin genel adıdır; sofra tuzu bunlardan yalnızca biridir.

Kuvvetli ve zayıf asitler

Her asit suda aynı ölçüde iyonlaşmaz. Hidroklorik asit gibi kuvvetli asitler suda neredeyse tamamen iyonlarına ayrılır. Sirkedeki asetik asit ya da limondaki sitrik asit gibi zayıf asitler ise yalnızca kısmen iyonlaşır; moleküllerin büyük kısmı bütün hâlde kalır. Bu yüzden aynı derişimdeki bir kuvvetli asit çözeltisinin pH’ı, zayıf asit çözeltisininkinden daha düşüktür. Bazlar için de aynı ayrım geçerlidir: Sodyum hidroksit kuvvetli, amonyak zayıf bir bazdır. Dikkat: “Zayıf” kelimesi “zararsız” anlamına gelmez; derişik bir zayıf asit de tehlikeli olabilir. Kuvvetlilik, iyonlaşma derecesini anlatır.

Gündelik örnekler:

• Mide ekşimesi: Mide ilaçlarındaki bazik maddeler (antasitler), fazla mide asidini nötrleştirir.
• Toprak düzenleme: Çok asidik topraklara kireç eklenerek pH yükseltilir. Karadeniz’in bazı bölgelerindeki asidik topraklar çay için uygundur; başka ürünler için ise kireçleme yapılabilir.
• Diş macunu: Ağızdaki bakterilerin ürettiği asitler diş minesine zarar verebilir. Diş macunları genellikle hafif baziktir.

Sık yapılan yanılgılar

“Asitler her zaman tehlikelidir, bazlar zararsızdır.” Limon suyu ve yoğurt asidiktir ama güvenle yenir. Öte yandan kuvvetli bazlar (lavabo açıcılar gibi) kuvvetli asitler kadar yakıcı olabilir.

“pH 7 her zaman nötrdür.” pH 7’nin nötr olması 25 °C için geçerlidir. Sıcaklık değiştikçe saf suyun pH’ı biraz değişir, ama su yine nötrdür.

“pH 0’dan küçük ya da 14’ten büyük olamaz.” Çok derişik kuvvetli asit ve baz çözeltilerinde pH bu sınırların dışına çıkabilir. 0-14 aralığı yaygın çözeltiler için pratik bir aralıktır.

“Limon vücudu bazikleştirir.” Yediklerimiz kanın pH’ını belirgin biçimde değiştirmez; vücut kan pH’ını sıkı biçimde düzenler.

Evde dene: Kırmızı lahanadan pH indikatörü

Güvenlik: Çamaşır suyu, lavabo açıcı ya da tuz ruhu gibi temizlik ürünlerini kullanmayın ve asla birbirleriyle karıştırmayın. Kaynatma ve kesme işlemlerini bir yetişkin yapsın.

Malzemeler: Çeyrek kırmızı lahana, sıcak su, süzgeç, birkaç şeffaf bardak, limon suyu, sirke, karbonat, sıvı sabun, su.

1. Lahanayı doğrayıp sıcak suda 10-15 dakika bekletin. Su mor renge döner.
2. Suyu süzüp soğumaya bırakın. Bu mor sıvı, sizin doğal indikatörünüzdür.
3. Bardaklara birkaç kaşık indikatör koyun.
4. Her bardağa farklı bir madde ekleyin: limon suyu, sirke, sade su, karbonatlı su, sabunlu su.
5. Renkleri gözlemleyin.

Asidik maddeler indikatörü pembe-kırmızıya, bazik maddeler mavi-yeşile çevirir; nötr su mor kalır. Bunun nedeni kırmızı lahanadaki antosiyanin pigmentlerinin yapısının pH’a göre değişmesidir. Son olarak sirke eklediğiniz pembe bardağa yavaş yavaş karbonatlı su ekleyin: Rengin mora, sonra maviye dönmesini izleyerek nötrleşmeyi gözünüzle görebilirsiniz.

Özetle

• Asitler suda $\text{H}^+$, bazlar $\text{OH}^-$ derişimini artırır.
• pH < 7 asidik, pH = 7 nötr, pH > 7 baziktir (25 °C’de).
• pH logaritmiktir: Bir birim fark, 10 kat derişim farkı demektir.
• Asit ve baz tepkimeye girince nötrleşme olur ve genellikle tuz ve su oluşur.
• Kırmızı lahana suyu, evde kullanılabilecek güvenli bir pH indikatörüdür.

Daha fazlası için Fen Bilimleri konularına ve kimya yazılarımıza göz atabilirsiniz.