Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Кислотно-основные реакции. Протонная теория кислот и оснований




Более универсальные определения понятий кислота и основание, чем данные в рамках ионной теории Аррениуса, сформулированы в протонной теории. Основы этой теории были заложены датским физико-химиком Бренстедом и английским химиком Лаури. Теория называется протонной потому, что глав­ная роль в определении понятий кислота и основание отведена в ней простей­шей химической частице Н+ – катиону водорода в виде свободного протона,

В соответствии с протонной теорией

кислота — это вещество, водородсодержащие частицы которого (молеку­лы, ионы) способны отдавать свои протоны;

основание — это вещество, частицы которого (молекулы, ионы) способны принимать протоны от кислот.

Таким образом, кислота—это донор протонов: НА = а- + Н+, основа­ние – это акцептор протонов: В + Н+ = НВ+ (НА — общая формула кис­лоты, В — общая формула основания).

В определениях кислот и оснований проявляется заметная аналогий с определениями восстановителей и окислителей, участвующих в процессах от­дачи и приема электронов. Как в окислительно-восстановительной паре окисленной форме соответствует восстановленная форма, содержащая, как минимум, на один электрон больше, так и согласно протонной теории каждой кислоте соответствует свое основание, имеющее, как минимум, на один протон меньше:

НА « А- + Н+ и В + Н+ « НВ+
кислота 1 основание 1 протон   основание 2 протон кислота 2

Каждая кислота переходит в соответствующее ей основание в результате потери протона, а каждое основание переходит в соответствующую ему кис­лоту в результате приобретения протона.

Кислота и соответствующее основание образуют кислотно-основную со­пряженную пару Кислота/Основание: НА/А- и НВ+

Например:

Азотная кислота и нитрат-ион НNО3/NО3-

Хлороводород и хлорид-ион НС1/Сl-

Гидросульфат-ион и сульфат-ион Н2SO4/SO42-

Катион аммония и аммиак NН4+/NН3

Поскольку при передаче протона частица кислоты отдает один положи­тельный элементарный заряд, то в каждой сопряженной паре Кислота/Основание присутствует, как минимум, один ион, а заряд частицы кислоты на еди­ницу больше, чем у частицы основания.

Протонная теория приписывает кислотные свойства таким частицам, как NН4+, а основные свойства — частицам NО3- и С1-, это показывает, как силь­но различаются определения Бренстеда — Лаури и Аррениуса. По Бренстеду — Лаури кислотно-основные свойства приписываются любым частицам (мо­лекулам, ионам), так что и кислоты, и основания могут быть нейтральными (НNО3, НС1, NН3) и заряженными (НSО4-, NН4+, NО3-, SО42-).

В соответствии с протонной теорией любая водородсодержащая частица может проявлять и кислотные, и основные свойства. Например: НNО3 «NО3-+ Н+ и НNО3 + Н+«Н23+.

В первой сопряженной паре НNО3 — кислота и NО3- — основание, а во вто­рой — Н23+ (катион нитратодиводорода) — кислота и НNО3 — основание.

В протонной теории кислоты (доноры протонов) и основания (акцепторы протонов) объединяются в одно понятие протолит. Протолиты это ве­щества, способные к отдаче или приему протонов.

Протолиты, которые в одних условиях могут отдавать свои протоны, а в других — принимать протоны, называются амфолитами. Таким образом, амфолиты могут одновременно быть донорами и акцепторами протонов. Например: Амфолитом является гидрокарбонат-ион:

нсо3- = со32- + н+ и нсо- + н+ = н2со3.

Если две сопряженные пары Кислота/Основание привести в контакт, то между ними может произойти обмен протонами — протолиз. Химические ре­акции, сопровождающиеся протолизом, называются протолитическими:

НА + В «А- + НВ+ или кислота 1 + основание 2 «основание 1 + кислота 2

Известно, что в ряду жидких веществ:

3, Н2O, С2Н5ОН, НСN, Н2S, СН3СООН, НNO3, Н2SO4, НF, НСlO4, сродство к протону убывает от NН3 к НСlO4.

Вследствие конкуренции за обладание протоном кислотно-основные реак­ции — обратимые процессы, характеризующиеся состоянием протолитического равновесия.

Из законов термодинамики следует, что протолитическое равновесие всегда будет смещено в сторону образования более слабых протолитов.

В соответствии с протонной теорией вода является по отношению к са­мой себе амфолитом: Н2О = ОН- + Н+ и Н2О + Н+ = Н3О+, что объясняет протекание автопротолиза воды:

Н2O + Н2О = ОН-+ Н3O+

Автопротолиз воды количественно характеризуется ионным произведе­нием воды:

КВ = [Н3O+] [ОН-] = 1 • 1 0 - 14 (25 °С)




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 2123; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.01 сек.