В теориите на киселини и основи се основават на концепцията, даден от Антоан Лавоазие през 1776, които бяха ограничени познания на силни киселини, включително азотна и сярна. Лавоазие твърди, че киселинността на дадено вещество зависи от това колко кислород съдържа, тъй като не знае действителните състави на водородните халиди и други силни киселини.
Тази теория беше приета като истинско определение на киселината в продължение на няколко десетилетия, дори когато учени като Берцелий и фон Либиг направиха модификации и предложиха други видения, но едва сега Аррений дойде да види по-ясно как работят киселините и основите.
Томас Мартин Лоури, един от теоретиците за киселини и основи
Следвайки Аррений, физикохимиците Брьонстед и Лоури независимо разработиха своя собствена теория, докато Люис дойде, за да предложи подобрена и по-точна версия на нея.
Този набор от теории се използва и до днес и се казва, че са помогнали за формирането на съвременна химическа термодинамика.
Теория на Арений
Теорията на Арений е първото модерно определение на киселини и основи и е предложено от едноименния физикохимик през 1884 г. В него се посочва, че веществото се идентифицира като киселина, когато образува водородни йони чрез разтваряне във вода.
Тоест киселината увеличава концентрацията на Н + йони във водни разтвори. Това може да се демонстрира с пример за дисоциация на солна киселина (HCl) във вода:
HCl (aq) → H + (aq) + Cl - (aq)
Според Аррениус основите са тези вещества, които отделят хидроксидни йони, когато се дисоциират във вода; това означава, че увеличава концентрацията на OH - йони във водни разтвори. Пример за основа на Arrhenius е разтварянето на натриев хидроксид във вода:
NaOH (aq) → Na + (aq) + OH - (aq)
Теорията също така твърди, че като такива няма Н + йони, но че тази номенклатура се използва за обозначаване на хидрониев йон (H 3 O +) и че това е посочено като водороден йон.
Концепциите за алкалност и киселинност бяха обяснени само като концентрации на хидроксид и водородни йони, съответно, а другите видове киселина и основа (техните слаби версии) не бяха обяснени.
Бронстед и теория на Лори
Йоханес Николаус Бронстед
Тази теория е разработена независимо от две физикохимикали през 1923 г., първата в Дания и втората в Англия. И двамата имаха една и съща визия: теорията на Арений беше ограничена (тъй като напълно зависеше от съществуването на воден разтвор) и не определи правилно какво представлява киселина и основа.
По тази причина химиците са работили около водородния йон и са заявили: киселините са веществата, които отделят или даряват протони, докато основите са тези, които приемат тези протони.
Те използваха пример, за да демонстрират своята теория, която включваше реакция на равновесие. Той твърди, че всяка киселина има своя конюгирана основа и че всяка база също има своя конюгирана киселина, като тази:
HA + B ↔ A - + HB +
Както например в реакцията:
CH 3 COOH + H 2 O ↔ CH 3 COO - + H 3 O +
В предишната реакция, оцетна киселина (CH 3 COOH) е киселина, защото тя дарява протон към вода (H 2 O), по този начин става нейната конюгирана основа, ацетат йон (CH 3 COO -). На свой ред, вода е база, защото тя приема протон от оцетна киселина и се превръща в нейната конюгирана киселина, на хидрониев йон (H 3 О +).
Тази обратна реакция също е киселинно-алкална реакция, тъй като конюгираната киселина става киселина и конюгираната основа става основа чрез даряване и приемане на протони по същия начин.
Предимството на тази теория пред Arrhenius е, че тя не изисква киселина, за да се дисоциира, за да отчита киселини и основи.
Теория на Луис
Физикохимикът Гилбърт Люис започва да изучава ново определение на киселини и основи през 1923 г., същата година, когато Брьонстед и Лоури предлагат собствена теория за тези вещества.
Това предложение, което беше публикувано през 1938 г., имаше предимството, че изискването за водород (или протон) беше премахнато от определението.
Самият той беше казал във връзка с теорията на своите предшественици, че „ограничаването на дефиницията на киселини до вещества, съдържащи водород, е също толкова ограничаващо, колкото ограничаването на окислителите до тези, съдържащи кислород“.
Най-общо казано, тази теория определя основите като вещества, които могат да дарят двойка електрони, и киселини като тези, които могат да получат тази двойка.
По-точно, той заявява, че базата на Люис е тази, която има двойка електрони, която не е свързана с ядрото си и може да бъде дарена, и че Люисовата киселина е тази, която може да приеме свободна двойка електрони. Определението за киселини на Люис обаче е свободно и зависи от други характеристики.
Един пример е реакцията между trimethylborane (Me 3 В) - който действа като киселина на Люис, защото той има способността да приеме двойка електрони - и амоняк (NH 3), което може да дари свободна електронна двойка.
Me 3 B +: NH 3 → Me 3 B: NH 3
Голямо предимство на теорията на Луис е начинът, по който тя допълва модела на редокс реакции: теорията предполага, че киселините реагират с основи, за да споделят електронна двойка, без да променят окислителните числа на нито една от техните атома.
Друго предимство на тази теория е, че тя ни позволява да обясним поведението на молекули като трифлуорид на бор (BF 3) и силициев тетрафлуорид (SiF 4), които нямат присъствие на Н + или ОН - йони, както се изисква от предишни теории.
Препратки
- Britannica, Е. d. (SF). Енциклопедия Британика. Извлечено от britannica.com
- Бронстед - Теория на нискокиселата киселина. (SF). Wikipedia. Извлечено от en.wikipedia.org
- Кларк, Дж. (2002). Теории за киселини и основи. Получено от chemguide.co.uk