Кислотно-основные теории: Кислоты Аррениуса и Бронстеда-Лоури

Что такое кислотно-основные теории?
В химии существует 3 различные кислотно-щелочные теории; каждая из этих теорий имеет свое собственное определение того, что квалифицируется как кислотно-щелочная реакция. Давайте изучим различные квалификации каждой теории ниже!

Определение кислотно-основной теории - кислота Аррениуса и кислота Бронстеда-Лоури:

Кислоты и основания Аррениуса
Эта теория определяет как кислоту, так и основание как соединение, способное диссоциировать в воде, что означает, что оно распадается на свои ионные аналоги (т. Е. HBr > H + + Br–).

Кислота Аррениуса представляет собой соединение, которое дает ионы H + в растворе. Азотная кислота, HNO 3, является примером кислоты Аррениуса, потому что она диссоциирует и создает ионы H + и NO3-. Затем ионы водорода соединяются с водой с образованием H3o +; это потому, что одиночная пара кислорода притягивает водород, который слишком слаб, чтобы существовать в одиночку в растворе.

H-A(aq) > H+(aq) + A–(aq)
H-A (aq) + H2O (l) > H3O+(aq) + A–(aq)

С другой стороны, основание Аррениуса представляет собой соединение, которое дает ионы OH– в растворе. Гидроксид калия, KOH, является основанием Аррениуса, поскольку он диссоциирует и создает ионы K + и OH–.

B-OH (aq) > B+(aq) + OH–(aq)

Кроме того, нейтрализация происходит внутри раствора из–за того, что ионы H+ и OH- также вступают в реакцию друг с другом с образованием воды.

H +(aq) + OH-(aq) > H2o(l)

Теория Аррениуса обладает наибольшей специфичностью из трех теорий, поскольку в ней утверждается, что для обозначения кислоты или основания должен присутствовать ион H + или OH-; однако в других теориях это неверно. Давайте перейдем к более общей теории, которая включает в себя больше соединений - концепции кислоты Бронстеда-Лоури.

Кислоты и основания Бронстеда-Лоури
Это определение кислот и оснований может быть использовано для анализа растворов, как содержащих, так и не содержащих воду; это связано с тем, насколько хорошо соединение может принимать или отдавать протоны.

Что такое кислота Бронстеда Лоури?
Кислота Бронстеда-Лоури - это вещество, которое отдает протон (ядро водорода) другому веществу. Этот процесс называется переносом протонов, и он приводит к образованию нового химического соединения, называемого сопряженным основанием. Например, когда соляная кислота (HCl) отдает протон воде (H2o), она образует сопряженный хлорид-ион основания (Cl-) и ион гидрония (H3o+), который представляет собой положительно заряженные частицы, образованные комбинацией протона и молекулы воды.

Определение кислоты по Бронстеду-Лоури основано на концепции переноса протонов, и это более общее и всеобъемлющее определение, чем традиционное определение Аррениуса, которое рассматривает кислоты только как вещества, которые производят ионы водорода (H +) в воде. Концепция Бронстеда-Лоури широко используется в химии для объяснения поведения кислот и оснований в водных растворах.

Примеры кислот и оснований Бронстеда-Лоури
Как мы упоминали выше, кислота Бронстеда-Лоури, она же кислота Бронстеда, является донором протонов, что означает, что она может высвобождать протон; когда кислота диссоциирует в растворе, это увеличивает выход H +. Опять же, азотная кислота, HNO 3, может быть помечена как кислота, потому что она диссоциирует и создает ионы H + и NO 3-.

H-A(aq) > H+(aq) + A–(aq)
H-A(aq) + H2O(l) > H3O+(aq) + A–(aq)

Основание Бронстеда-Лоури, также известное как основание Бронстеда, является акцептором протонов; когда основание диссоциирует, ему требуется протон из воды для образования ионов OH– в растворе. Итак, является ли NH3 кислотой или основанием? Аммиак, NH3, является примером основания, поскольку для образования продуктов NH4+ и OH– требуется протон из воды.

B(aq) + H2o(l) > B–H +(aq) + OH-(aq)

В этой теории вода может быть либо кислотой, либо основанием; это потому, что она может принимать протон с образованием H3o + или отдавать протон с образованием OH-; когда соединение может действовать как кислота или основание Бронстеда-Лоури, его называют амфотерным.

Теория Бронстеда-Лоури дополняет теорию Аррениуса. Общая идея получения ионов H + и OH– та же, но эта теория является более общей, что позволяет маркировать большее количество соединений как кислоты или основания; например, основания не обязательно должны содержать OH– (они должны быть в теории Аррениуса), потому что берут протон из воды образует гидроксид-ион.

Кислоты Льюиса и теория оснований
Эта теория обладает наименьшей специфичностью, что означает, что она допускает широкий выбор кислот и оснований. Кислота Льюиса является акцептором электронной пары, в то время как основание Льюиса является донором электронной пары. Там нет упоминания о протонах или водородах, что дает шанс большему количеству соединений подойти под эту категорию. Теория Льюиса утверждает, что основание Льюиса отдает пару электронов, которые либо совместно используются, либо используются кислотой Льюиса.