АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Теории кислотно-основного взаимодействия

Читайте также:
  1. А) одна из форм социального взаимодействия, отличающаяся его длительностью, устойчивостью, системностью и самовозобновляемостью, широтой социальных связей
  2. Авидон И. Ю., Гончукова О. П. Тренинги взаимодействия в конфликте. Материалы для подготовки и проведения. 2008, СПб, Речь, 192 с. (артикул 6058)
  3. Актуальность Теории Гласиер
  4. Базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем
  5. Базовые теории воспитания и развития личности
  6. балочной теории
  7. Безграничность потребностей и ограниченность экономических ресурсов как основа экономической теории
  8. В отечественной теории и практике используется следующая классификация затрат на производство продукции.
  9. В. Методы экономической теории
  10. В. Предмет экономической теории
  11. Ведущие школы и направления в теории государственного управления
  12. Взаимодействия Ц, А, У и П

Содержание понятий «кислота» и «основание» в процессе развития химической науки существенно менялось, оставаясь одним из основных вопросов химии. Первой теоретической концепцией кислот и оснований была теория Аррениуса, в основе которой лежит электролитическая диссоциация веществ в растворах. Согласно Аррениусу, кислоты – это вещества, образующие при диссоциации в водном растворе ионы H+, а основания – ионы OH-. В соответствии с представлениями данной теории типичными кислотами являются минеральные и органические кислоты, а типичными основаниями – гидроксиды металлов NaOH, KOH, Ca(OH)2 и т.д.

Однако в рамках этих представлений в число оснований не включались многие вещества, молекулы которых не имеют гидроксильных групп, но образуют их при взаимодействии с растворителем. Например,

NH3 + H2O = NH4+ + OH-;

C6H5N(пиридин) + H2O = С6H6N+ + OH-.

Теория Аррениуса не учитывала влияние растворителя и оказалась неприменима ко многим водным и неводным растворам.

Более общей теорией кислот и оснований является протолитическая теорияБренстеда-Лоури (1923 г.), согласно которой кислотами являются вещества, способные отдавать протон другому веществу, а основаниями – вещества, способные принимать протон. В рамках этой теории кислотами и основаниями могут быть катионы, анионы и нейтральные молекулы. Например, к кислотам относят такие частицы, как HCl, NH4+, HSO4-, HCO3-, ион гидроксония H3O+ и др., а к основаниям – NH3, Cl-, CO3-2, HCO3-, анилин C6H5NH2, пиридин C6H5N, ион гидроксила OH- и др.

Вещества – переносчики протонов, называют протолитами.

Вещества, способные как присоединять, так и отдавать протоны, называются амфолитами (или амфотерными веществами). Например, H2O, HCO3-, HS- и др.

Согласно теории Бренстеда-Лоури кислоты и основания находятся в протолитическом равновесии. Протолитическое равновесие в широком смысле слова – равновесие, в котором участвует протон – ион водорода H+. Все реакции кислотно-основного взаимодействия по этой теории состоят в обратимом переносе протона от кислоты к основанию. В результате такого процесса образуется пара новых частиц, одна из которых опять способна отдавать протон, а другая его присоединять. Таким образом, кислота оказывается в равновесии с сопряженным основанием, а основание – с сопряженной кислотой и «нейтрализации» в смысле исчезновения кислоты и основания нет:

НА + В = ВH+ + А

(кислота 1) (основание 2) (кислота 2) (основание 1).

В данном примере сопряженными парами являются:

HA (кислота) и A- (основание);

BH+ (кислота) и B (основание).

Одним из участников протолитической реакции может быть растворитель. С точки зрения кислотно-основных свойств растворители можно разделить на три группы.

1. Апротонные растворители, не обладающие ни кислотными, ни основными свойствами – углеводороды и их галогенопроизводные: бензол, гексан, хлороформ.

2. Протофильные растворители, обладающие только основными свойствами: кетоны (ацетон), простые эфиры (диоксан, диэтиловый эфир), третичные амины (пиридин).

3. Амфитропные растворители, обладающие как кислотными, так и основными свойствами: вода, спирты, карбоновые кислоты, первичные и вторичные амины.

Важнейшая особенность амфитропных растворителей – способность к передаче протона от одной молекулы растворителя к другой:

Например, H2O + H2O = H3O+ + OH-

Такие процессы, в которых одна молекула растворителя проявляет свойства кислоты, а другая – основания, называют автопротолизом. Катион, образующийся из молекулы растворителя, называется лионий, а анион – лиат. Для воды: H3O+ – гидроксоний, OH- –гидроксил.

Теория кислот и оснований Льиса (1926 г.). Она основывается на рассмотрении электронного строения частиц и не считает наличие водорода обязательным признаком кислоты. Кислотами, по Льюису, являются частицы с незаполненной внешней электронной оболочкой, а основаниями – частицы со свободной парой электронов. Таким образом, кислоты Льюиса выступают как акцепторы электронной пары, а основания – как доноры. Например:

H+(кислота) +:NH3(основание) = NH4+.

К кислотам Льюиса в соответствии с определением относятся молекулы, образованные атомами с незаполненной восьмиэлектронной оболочкой (BF3, SO3), катионы-комплексообразователи (Fe+3, Cu+2, Ag+ и др.), галогениды с ненасыщенными связями (SnCl4, TiCl4), молекулы с поляризованными двойными связями (CO2, SO2). Многие реакции, которые по теории Льюиса следует называть реакциями кислотно-основного взаимодействия, известны как реакции образования координационных соединений, например:

Cu2+ + NH3 = Cu(NH3) 2+;

Fe3+ + Cl- = FeCl2+.

Развитием теории Льюиса стала концепция жестких и мягких кислот Пирсона, по которой при взаимодействии кислоты (акцептора пары электронов) с основанием (донором пары электронов) возможно образование как ковалентной, так и ионной и координационной связи. В круг кислотно-основных реакций включается, таким образом, комплексообразование.

Согласно теории Усановича, кислотами считают вещества, отдающие катионы или принимающие анионы (или электроны), основаниями – вещества, отдающие анионы (или электроны) и принимающие катионы. Включение электрона в рассматриваемое определение сделало окислительно-восстановительные процессы частным случаем кислотно-основного взаимодействия и это явилось предметом критики.

Круг явлений, с которыми сталкивается аналитическая химия, наиболее удовлетворительно описывается с позиций протолитической теории Н.Бренстеда и Т.Лоури. Эта теория удачно объясняет практически все процессы в растворах, в том числе неводных.


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 |

Поиск по сайту:



Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.)