Сделай Сам Свою Работу на 5

ТЕОРИИ КИСЛОТ И ОСНОВАНИЙ





Единой теории кислотно-основного взаимод. и, следовательно, понятий кислот и оснований пока нет. В настоящее время наиболее широко используются четыре теории кислот и оснований: Аррениуса, протонная, электронная и теория сольвосистем.

Теория Аррениуса

Согласно теории Аррениуса (рассматриваемой в школьном курсе), кислоты - это вещества, при электролитической диссоциации в водном растворе образующие катионы водорода Н+ и анионы кислотного остатка. Основания — это вещества, в водном растворе подвергающиеся электролитической диссоциации с образованием катионов металла и гидроксид-анионов ОН-

Протонная теория Брёнстеда-Лоури

Согласно теории Брёнстеда-Лоури, кислота — это соединение, способное отдавать основанию катионы водорода Н+ (является донором Н+). Основания — это соединения, способные принимать у кислоты катионы водорода Н+ (является акцептором Н+). Таким образом, в этой теории одно и то же вещество в зависимости от взаимодействия может быть и кислотой, и основанием. Например, вода при взаимодействии с протоном H2O + H+ = H3О+ является основанием, а реагируя с аммиаком NH3 + H2O = NH4+ + OH- является кислотой.Протонная теория объясняет кислотные и оснoвные свойства веществ происходящими между ними процессами протолиза ‑ обмена протонами. Это значит, что одно вещество (HA) в функции кислоты (донора протонов) вступает в кислотно-оснoвное взаимодействие с другим веществом B, выполняющим функции основания (акцептора протонов):



HA + B A + HB

По этой теории, кислота и основание составляют сопряженную пару и связаны уравнением:

кислота + основание = основание + кислота.

Продукты реакции - новое основание A и новая кислота HB (сопряженные с реагентами HA и B-- соответственно). В растворах протон не может существовать в свободном виде, он соединяется с молекулами растворителя. В воде, например, гидратированный протон существует в виде ионов Н5О2 +‑ симметричных комплексов с сильной водородной связью [Н2О...Н...ОН2]+ В расчетах обычно принимают, что протон находится в воде в виде ионов гидроксония Н3О+.

 

Электронная теория кислот и оснований Льюиса

В теории Льюиса было еще более расширено понятие кислоты и основания. Кислота — это молекула, имеющая вакантные электронные орбитали, вследствие чего она способна принимать электронные пары, например BF3, AlCl3. Основание — это молекула, способная быть донором электронных пар. Например, основаниями Льюиса являются все анионы, аммиак и амины, вода, спирты, галогены. Отличительным признаком кислот и оснований в теории Льюиса является то, что они взаимодействуют друг с другом с образованием донорно-акцепторной (координационной) связи:



А+В=А:В,

где А - кислота, В - основание, А: В - кислотно-основный комплекс (продукт нейтрализации). В результате приобретенной пары электронов у атома, ответственного за кислотные свойства рассматриваемого соед., часто возникает завершенная электронная конфигурация, например:



В случае взаимодействия нейтральных молекул продукт реакции (например BF3∙NH3) часто называют аддуктом.

Р-ции между кислотами и основаниями Льюиса иллюстрируют следующие, примеры:



Понятие основания в теориях Льюиса и Брёнстеда-Лоури совпадают, однако понятие кислоты в первой теории охватывает, кроме протона, также электроноакцепторные вещества, в обратимых реакциях которых с основаниями не участвует водород, напр. BF3, SO3, Ag+. К кислотам Льюиса относится протон, как частица, легко присоединяющая пару электронов. Протонные кислоты рассматриваются в теории Льюиса как продукты нейтрализации протона основаниями (напр., соляная кислота ‑ продукт нейтрализации Н+ основанием Сl ). Растворение кислот Льюиса в ионизирующих растворителях приводит к росту концентрации катионов растворителя (напр., SO32О=Н3О++HSO4). Основания же увеличивают концентрацию анионов растворителя [напр., (CH3)3N+H2O=ОН+(CH3)3NH+]. Кислоты и основания Льюиса невозможно расположить в универсальный ряд по силе, т.к. их последовательность зависит от вещества, взятого за стандарт для сравнения.



Теория сольвосистем

В 1905 г. В. Франклином была предложена теория, получившая название теории cольвосистем. Теория cольвосистем была применима к водоподобным самоионизирующимся растворителям и по существу не отличалась от теории кислот и оснований теории Аррениуса. Согласно теории cольвосистем, кислота – это вещество, образующее катион, идентичный с катионом растворителя. Основание – это вещество, образующее анион, идентичный с анионом растворителя. Так, в случае аммосистем растворитель – NH3, самоионизирующийся по реакции:

2NH3 NH4+ + NH2

KNH2 K+ + NH2,

KNH2 является основанием, а NH4Cl – кислотой:

NH4Cl NH4+ + Cl.

Реакция нейтрализации, как и по теории Аррениуса, сводится к образованию растворителя и соли:

KNH2 + NH4Cl 2NH3 + KCl.

Образование соли в результате кислотно-основного взаимодействия послужило поводом к названию этих систем – cольвосистемы. Каждаясольвосистема имеет свой круг кислот и оснований, свою шкалу кислотности, свою реакцию нейтрализации и т.д. Исторически теория cольвосистем сыграла важную роль в накоплении опытных данных по химии неводных самоионизирующихся растворителей. В настоящее время эта теория утратила свое значение.


 

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.