Kwasowe bazy arrhenius, teorie Bronsted-Lowry, Lewis

Wykres, który odnosi trzy główne teorie kwasów i zasad. Źródło: TEM5PSU, CC BY-SA 3.0, Via Wikimedia Commons

Jakie są teorie kwasowe i podstawowe?

Teorie kwasu i podstawy są zestawem wkładów koncepcyjnych, które definiują i różnicują kwasy i zasady, dwa konglomeraty o ogromnych substancjach dotyczących znaczenia w dziedzinach chemii.

Jego korzenie pochodzą z pierwszych charakterystyk wykonanych przez Roberta Boyle'a w 1661 r., Który zdefiniował kwasy, takie jak substancje kwaśne i korozyjne, które zmieniają kolor niebieskiego na czerwony papier wiosenny; I podstawy, takie jak substancje mydlane, które w przeciwieństwie do kwasów zmieniają kolor czerwonego na błękitne goleniowe papier.

Antoine Lavoisier zaproponował, że wszystkie kwasy zawierają atomy tlenu, takie jak H₂południowy zachód₄ i Hno₃. Wieki później w 1811 r. Humphry Davy odkrył, że wiele kwasów faktycznie nie posiadało atomów tlenu, takich jak HCL, HF, HBR itp.

I na krótko przed pojawieniem się słynnej triady kwasowo-zasadowej (obraz doskonałego), Justig Liebig zasugerował, że kwasy mają atomy wodoru, które można zastąpić kationami metalowymi.

Ta wiedza empiryczna służyła jako inspiracja dla obecnych teorii kwasów i podstaw: Arrhenius, Bronsted-Lowry i Lewis. Jak widać na wykresie, teoria Arrheniusa jest najbardziej restrykcyjna lub ograniczona, podczas gdy Lewis jest najbardziej ogólny i zglobalizowany.

Teoria Arrheniusa

Zaproponowany przez Svante Arrhenius z 1884 r., Jego teoria mówi, że kwasy po rozpuszczeniu w wodzie wytwarzają jony₃ALBO⁺ lub h⁺; Podczas gdy podstawy, podczas rozpuszczania się w wodzie, produkują lub uwalniają jony^-.

Jony h₃ALBO⁺ I och^- Łączą się w odwracalnej reakcji, która powoduje powstanie cząsteczek wody:

H₃ALBO⁺  +  Oh^-   ⇌ 2H₂ALBO

Może ci służyć: kwas disulfurowy: co to jest, struktura, właściwości, używa

Tak więc kwas Arrheniusa jest również tym, który zwiększa stężenie jonów H₃ALBO⁺, Podczas gdy podstawa Arrheniusa jest taka, która zwiększa stężenie jonów^-.

Oznacza to, że kwas Arrhenius niekoniecznie powinien zawierać ję₃ALBO⁺, A baza Arrheniusa nie musi mieć jonów OH^- W swojej strukturze.

Przykład i ograniczenia

Rozważ następujące dysocjacje:

HCl (AC) → H⁺(AC) +Cl^-(AC)

Naoh (ac) → na⁺(AC) +OH^-(AC)

HCl jest kwasem Arrhenius, ponieważ gdy jest rozpuszczony w wodzie, wytwarza h jony⁺, lub bardziej poprawnie, h jony₃ALBO⁺. A z drugiej strony NaOH jest podstawą Arrheniusa, ponieważ gdy jest rozpuszczona w wodzie, jony OH uwalniają^-. Substancje te reagują na siebie, wytwarzając sól i wodę:

HCl (AC) + NaOH (AC) → NaCl (AC) + H₂ALBO

Problem z teorią Arrheniusa polega na tym, że jest ona ograniczona tylko do roztworów wodnych, a zatem dotyczy tylko substancji, które są rozpuszczalne w wodzie. Na przykład MGO jest bardzo nierozpuszczalne w wodzie, a jednak jest podstawowym tlenek.

Nie jest również w stanie wyjaśnić sobie, w jaki sposób substancje takie jak NH₃ i Cao produkują jony^- rozpuszczone w wodzie, nawet jeśli nie mają jonów oh^- W swojej strukturze molekularnej lub krystalicznej (tak jak w przypadku NaOH lub KOH).

I nie wyjaśnia, w jaki sposób CO₂ może wydać jony h₃ALBO⁺ W wodzie bez żadnego atomu wodoru w jego strukturze molekularnej (jak ma to miejsce w przypadku HCl lub H₂południowy zachód₄).

Brönsted-Lowry Theory

Propozycja indywidualnie w 1923 r. Johannesa Bronsteda i Thomasa Lewry'ego, ich teoria kwasów i zasad mówi, że kwas jest wszystkim, co substancja, która może przekazać jony h⁺, i że baza jest zamiast tego jak dowolna substancja, która jest w stanie zaakceptować te h⁺. Teoria ta jest bardziej ogólna niż teoria Arrheniusa i obejmuje kilka jej ograniczeń.

Może ci służyć: Rozwiązania molowe: koncepcja, przygotowanie, przykłady

Przykład

Rozważ ponownie równanie neutralizacji między H₃ALBO⁺ I och^- Wytworzyć dwie cząsteczki wody:

Przykład neutralizacji kwasu i podstawy wody. Źródło: Gabriel Bolívar.

Zwróć uwagę, że h₃ALBO⁺ Zrobiłem h⁺ które natychmiast będą połączone lub skoordynowane z OH^- Right -right. Kiedy h⁺ Kończy się połączeniem z jedną z par elektronowych OH^-, Dwie neutralne cząsteczki wody pozostają jako produkty.

H₃ALBO⁺ Dlatego jest to kwas Brnsted-Lowry, za przekazanie H⁺, I och^- Jest to baza Brnsted-Lowry do zaakceptowania tego h⁺.

Kolejny przykład reakcji kwasowo-zasadowej jest następujący:

NH₃(g) + HCl (g) → NH₄Cl (s)

Tę reakcji, według Arrheniusa, nie można było uznać za typ kwasowo-zasadowy, ponieważ nie ma miejsca w pożywce wodnej, ale w fazie pary lub w stanie gazowym. NH₃ Jest to podstawa BRNSTED, ponieważ akceptuje HCl H, przekazując kilka elektronów znajdujących się na atomie azotu; A HCL, logiczne, staje się kwasem Brnsted.

Zatem MGO jest bazą Brnsteda, ponieważ jest w stanie zaakceptować h⁺ kwasów do przekształcenia w mg (OH)₂.

Teoria Lewisa

Teoria Bronsteda-Lowry wyjaśnia szerokie spektrum reakcji kwasowo-zasadowych. Zignoruj ​​jednak te reakcje, w których jony H⁺ I och^- W ogóle nie są zaangażowane, a także większy udział wolnych elektronów w mechanizmach molekularnych.

Tak więc w 1923 g. N. Lewis zaproponował teorię kwasowo-zasadową, która mówi: kwas to dowolna substancja, która jest zdolna do przyjmowania par elektronów, podczas gdy podstawa to ta, która przekazuje te pary elektronów.

Może ci służyć: Dapi (4 ', 6-diamidino-2-fenyloindol): Charakterystyka, fundament, użycie

Na przykład Ion H⁺ Jest to kwas Lewisa, ponieważ akceptuje pary elektronów dowolnego gatunku: od H₂Lub pochodzić H₃ALBO⁺, NH₃ Począć NH₄⁺, itp.

Przykład i zalety

Rozważ inny przykład w następującej reakcji:

Przykład neutralizacji między kwasem a zasadą Lewisa. Źródło: Gabriel Bolívar.

NH₃ Wykonano parę elektronów (niebieski) atomu azotu do atomu boru BF₃. Dlatego NH₃ Jest to podstawa Lewisa, ponieważ przekazuje parę elektronów i BF₃ To kwas Lewisa, ponieważ ich akceptuje.

Ogólnie rzecz biorąc, gatunki kationów i biednych elektronów są kwasami Lewisa, podczas gdy aniony i gatunki energii elektronowej są bazami Lewis.

Oferowane zalety.

Na przykład: H₂O ma wolne elektrony w tlenu. Jeśli przekazasz jeden z nich na jon h⁺, będzie działać jak baza Lewisa, będąc H⁺ W konsekwencji kwas Lewisa.

Według Bronsted-Lowry, H₂Albo działałbym jako baza, ponieważ precyzyjnie akceptuje H⁺ Przekazując kilka ich bezpłatnych elektronów. I wreszcie H₂Lub jest to również podstawa według teorii Arrheniusa, ponieważ stężenie jonów H maleje⁺ w środowisku wodnym, a w konsekwencji zwiększenie stężenia jonów OH^-.

Bibliografia

1. Whitten, Davis, Peck i Stanley. (2008). Chemia. (8 wyd.). Cengage Learning.
2. Shiver & Atkins. (2008). Chemia nieorganiczna. (Czwarta edycja). MC Graw Hill.
3. Clark Jim. (2002). Teorie kwasów i podstaw. Odzyskane z: chemguide.współ.Wielka Brytania
4. Broderick c., Moussa m., I Clark J. (21 sierpnia 2020). Przegląd kwasów i podstaw. Chemia librettexts. Odzyskane z: chem.Librettexts.org
5. Wikipedia. (2020). Reakcja kwasowo-zasadowa. Źródło: w:.Wikipedia.org
6. Texas A&M University. (S.F.). Kwasy i zasady: rozwój kwasów i zasad. Odzyskane z: chem.Tamu.Edu