Протолитическая теория Бренстеда — Лоури

Ответьте на вопросы письменно.

1. Какие соединения называются солями?

2. Какие неорганические соединения подвергаются электролитической диссоциации?

3. Как составить молекулярные и графические формулы солей?

Как узнать заряд кислотного остатка.

Согласно теории электролитической диссоциации Аррениуса, кислотаминазываются вещества, при диссоциа­ции которыхобразуется ион гидроксония ианион кис­лотного остатка, а основаниями называются соединения. при диссоциации которых образуются гидроксид-ионы и катионы металла. Теория Аррениуса объясняет пове­дение и свойства электролитов в водных растворах, а также дает возможность сравнивать силу электролитов по степени электролитической диссоциации.

Однако с помощью теории Аррениуса нельзя объяс­нить изменение свойств многих веществ в неводных растворителях. В зависимости от растворителя одно и то же вещество может быть сильным и слабым электролитом, кислотой или основанием или вообще не проявлять кислотно-основных свойств.

В настоящее время существует несколько обобщенных теорий кислот и оснований. Наиболее широкое применение имеют протонная теория кислот и оснований, предложенная в 1923 г. датским ученым Бренстедом и английским ученым Лоури, и электронная теория Льюиса.

Согласно теории Бренстеда—Лоури, кислотами называют вещества, отдающие протоны, а основаниями — вещества, принимающие протоны. Протон не может существовать в растворе самостоятельно, он должен быть принят основанием, поэтому, чтобы кислота могла отдать протон, необходимо присутствие основания, к которому протон переходит. Таким образом, возникают кислотно – основные пары, которые называют сопряженными. Следовательно, каждая кислота имеет сопряженное с ней основание и каждое основание – сопряженную с ним кислоту.

Реакция отдачи Протона выражается схемой:

Кислота₁ ↔ основание₁ + Н⁺.

Реакция принятия протона выражается схемой:

Основание₂ + Н ⁺ ↔ Кислота₂.

Суммарно:

Кислота₁ + основание₂ ↔ Кислота₂ + основание₁

Например, в уравнениях:

┌───┐

HCl + NH₃ ↔ Cl^- + NH₄⁺

^{кислота1 основание2 основание1 кислота2}

HCl ↔ Cl^- + H⁺

^{кислота1 основание1}

NH₃ + H⁺ ↔ NH₄⁺

^{основание2 кислота2}

В приведенном равновесии участвуют 2 пары кислот и оснований: сопряженными кислотой и основанием являются НС1 и С1^-, NH₄^- и NНз.

К кислотам и основаниям по теории Бренстеда – Лоури относятся не только молекулы, но и ионы. Например, ионы аммония и гидросульфат ион являются кислотами, так как они способны отщеплять протоны:

NH₄⁺ ↔ NH₃ + H⁺

HSO₄^- ↔ SO₄^2- + H⁺. Ацетат-ион является основанием так как он принимает протон.

СНзСОО^-+ Н⁺ ↔ СНзСООН.

Одно и то же вещество при растворении в разных раство­рителях может проявлять амфотерные свойства, т. е. Быть кислотой и основанием. Например, в жидком аммиаке гидросульфид-ион HS^- проявляет свойства кислоты:

HS^- + NH₃ ↔ NH₄⁺ + S^2-

^{кислота основание кислота основание}

находясь же в бромоводороде НS^-, будет основанием

НS^- + НВг ↔ Н₂S + Вг^-.

^{Основание Кислота Кислота Основание}

Во всех этих реакциях протон играет особую роль при взаимодействии кислот и оснований, поэтому, соглас­но теории Бренстеда—Лоури, кислоты и основания носят общее название протолиты, а реакции между ними называют протолитическими. К протолитическим реак­циям относят реакции нейтрализации, гидролиза, диссо­циации кислот и оснований. Например:

1) диссоциация кислот:

┌───┐

NH₃ + H₂O ↔ NH₄⁺ + OH^-

^{основание2 кислота1 кислота2 основание1}

2) диссоциация оснований:

┌────┐

HSCN + H₂O ↔ SCN^- + H₃O⁺

^{кислота1 основание2 основание1 кислота2}

3) гидролиз

┌───┐

CH₃COONa + HOH ↔ CH₃COOH + NaOH

┌──┐

CH₃COO^- + H₂O ↔ CH₃COOH + OH^-

4) реакция нейтрализации:

┌─────┐

HCl + NaOH ↔ NaCl + H₂O

┌────┐

H₃O⁺ + OH^- ↔ H₂O + H₂O

^{кислота1 основание2 кислота2 основание1}

Механизм этих реакций один и тот„же в реакциях происходит перемещение протона от одних молекул или ионов к другим молекулам или ионам.

Применив протонную теорию, растворители можно разделить на три группы: кислые, основные и амфотерные неводные растворители.

К кислым неводным растворителям относятся уксусная и муравьиная кислоты (а также их смеси с уксусным ангидридом, бензолом, хлороформом), серная, циановодородная. фтороводородная кислоты. Молекулы этих растворителей легко отдают протоны, поэтому в кислых растворителях сила оснований возрастает, ионизация основания резко увеличивается.

К основным неводным растворителям относятся диметилформамид. пиридин, бутиламин и их смеси с бензолом, хлороформом, а также жидкий аммиак, этилендиамин, формамид, 1,4-диоксан, этаноламин.Основные растворители обладают ярковыраженным сродством к протону. Их акцепторные свойства поотношению к протону преобладают над донорными. Молекулы этих растворителей могут отдавать протоны лишь очень сильным основаниям.

Основные растворители увеличивают силу кислот. По уменьшению сродства к протону растворители располагают в следующем порядке: NНз, N₂Н₄, H₂O, C₂H₅OH, НСN, Н₂S, СНзСООН, НСООН, НF, Н₂SO₄, HNO₃, HClO₄.

Амфотерные растворители способны проявлять двойственный характер, т. е. они обладают основными и кислотными свойствами. К таким растворителям относятся вода, пероксид водорода, метанол, этанол и др.

Таким образом, применяя различные растворители кислотного, основного или амфотерного характера, можно изменять силу кислот и оснований. Эти приемы широ­ко используют, в методе кислотно-основного титрования в неводных растворителях. Этот метод позволяет коли­чественно определять кислоты, основания, соли, титро­вание которых в воде невозможно или затруднительно из-за их слабых кислотно-основных свойств или плохой растворимости.

Протолитическая теория является более общей по сравнению с классической теорией Аррениуса, так как она объясняет поведение кислот и оснований не только в воде, но и в неводных растворителях.

Дата добавления: 2015-06-04