Противоречия кислотно-основной теории Аррениуса

Лекция 3

КИСЛОТНО – ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ В РАСТВОРАХ ЭЛЕКТРОЛИТОВ

1 Противоречия кислотно-основной теории Аррениуса

2 Ионное произведение воды и водородный показатель

3 Буферные системы и их значение в анализе

4 Вычисление рН буферных растворов

Понятия «кислота» и «основание» имеют свою историю, и до настоящего времени еще нет вполне исчерпывающего их определения.

С. Аррениус рассматривал кислоту как вещество, способное к диссоциации с образованием ионов водорода, а основание - как вещество, при диссоциации которого образуются ионы гидроксила. Теория электролитической диссоциации С. Аррениуса нашла подтверждение в работах В. Оствальда, Ф. Кольрауша, Г. Гольдшмидта, В. Нернста, И. Кольгофа, Зеренсена, И. А. Каблукова, Л. В. Писаржевского, В. А. Кистяковского и других исследователей. На основе теории электролитической диссоциации были рассмотрены и такие процессы, как нейтрализация, гидролиз, буферные системы, ионизация воды и др.

Однако дальнейшее развитие электрохимии растворов показало, что теория Аррениуса не универсальна, ее пришлось дополнить теорией сильных электролитов. Принятые в настоящее время понятия «кислота» и «основание» применимы только к водным растворам и становятся непригодными при переходе к растворам в других растворителях. Так, исследования неводных растворов кислот и оснований показа­ли, что кислоты в них не образуют ионов водорода, а основания - гидроксильных ионов.

Например, при растворении хлороводорода в жидком аммиаке происходит реакция, но хлороводород не образует ионов гидроксония Н₃О⁺:

HCl + NH₃ ↔ NH₄⁺ + Cl ^-

В бензольном растворе легко протекает реакция нейтрализации хлороводорода аммиаком с образованием соли:

нcl + nН₃ ↔ nh₄ci

Однако эта реакция не сопровождается образованием воды. Следовательно, в бензольном растворе при нейтрализации кислоты осно­ванием не происходит реакция взаимодействия ионов Н⁺ с ионами ОН^-, что находится в противоречии с теорией Аррениуса.

Многие вещества в разных растворителях ведут себя по-разному. Например, очень сильная в водных растворах азотная кислота, растворенная в жидкой фтористоводородной кислоте HF или в безводной серной кислоте, ведет себя как основание, так как она отнимает протоны у серной кислоты, образуя ионы нитрония [NO₃H₂]⁺, аналогичные по составу ионам аммония и гидроксония:

H₂SO₄ + НNО₃ ® [NO₃H₂⁺ · HSO₄^-]

Подобных фактов, не укладывающихся в рамки теории электролитической диссоциации, накопилось много. Это противоречие по­лучило разрешение в теории, которая рассматривает кислоты, основания и соли с более обобщенной точки зрения.

Дата добавления: 2015-06-30