Теория кислот и оснований Бренстеда Лоури

Теория кислот-оснований Бренстеда-Лоури (или теория Бренстеда Лоури) идентифицирует сильные и слабые кислоты и основывается на том, принимает ли вид или жертвует протоны или Н⁺. Согласно теории, кислота и основание реагируют друг с другом, в результате чего кислота образует сопряженное основание и база для формирования его сопряженная кислота обменяв протон. Теория была предложена независимо Йоханнесом Николаем Бренстедом и Томасом Мартином Лоури в 1923 году.

В сущности, кислотно-основная теория Бренстеда-Лоури является общей формой теория Аррениуса кислот и оснований. Согласно теории Аррениуса, кислота Аррениуса - это кислота, которая может увеличить ион водорода (H⁺) концентрации в водном растворе, в то время как основание Аррениуса является разновидностью, которая может увеличивать гидроксид-ион^-) концентрация в воде. Теория Аррениуса ограничена, потому что она определяет только кислотно-основные реакции в воде. Теория Бренстеда-Лоури является более инклюзивным определением, способным описать поведение кислотно-основного состояния в более широком диапазоне условий. Независимо от растворителя кислотно-щелочная реакция Бренстеда-Лоури происходит всякий раз, когда протон переносится из одного реагента в другой.

Ключевые выводы: Теория кислот Бронстеда-Лоури

• Кислота Бренстеда-Лоури - это химическое вещество, способное отдавать протон или катион водорода.
• База Бренстеда-Лоури - это химическое вещество, способное принимать протон. Другими словами, это вид, который имеет одинокая электронная пара доступны для связи с H⁺.
• После того, как кислота Бренстеда-Лоури пожертвует протон, она образует свое сопряженное основание. Конъюгат кислоты основания Бренстеда-Лоури образуется, как только он принимает протон. Пара конъюгата кислота-основание имеет ту же молекулярную формулу, что и исходная пара кислота-основание, за исключением того, что кислота имеет еще одну Н⁺ по сравнению с сопряженным основанием.
• Сильные кислоты и основания определяются как соединения, которые полностью ионизируются в воде или водном растворе. Слабые кислоты и основания лишь частично диссоциируют.
• Согласно этой теории, вода амфотерна и может действовать как кислота Бренстеда-Лоури и основание Бренстеда-Лоури.

В отличие от аррениусовой кислоты и оснований пары кислот Бренстеда-Лоури могут образовываться без реакция в водном растворе. Например, аммиак и хлористый водород могут реагировать с образованием твердого хлорида аммония в соответствии со следующей реакцией:

Нью-Гемпшир₃(г) + HCl (г) → NH₄Cl (s)

В этой реакции кислотой Бренстеда-Лоури является HCl, потому что она отдает водород (протон) NH₃, база Бронстеда-Лоури. Потому что реакция не происходит в воде и потому, что ни один реагент не образуется H⁺ или ОН^-это не будет кислотно-щелочной реакцией в соответствии с определением Аррениуса.

Для реакции между соляной кислотой и водой легко идентифицировать пары конъюгат кислота-основание:

HCl (водн.) + H₂O (l) → H₃О⁺ + Cl^-(Водно)

Соляная кислота является Кислота Бренстеда-Лоурив то время как вода является базой Бронстеда-Лоури. Основанием конъюгата для соляной кислоты является хлорид-ион, в то время как кислотой-конъюгатом для воды является ион гидрония.

Когда спрошено определить, включает ли химическая реакция сильные кислоты или основания или слабые, это помогает взглянуть на стрелку между реагентами и продуктами. Сильная кислота или основание полностью диссоциирует на ионы, не оставляя недиссоциированных ионов после завершения реакции. Стрелка обычно указывает слева направо.

С другой стороны, слабые кислоты и основания не полностью диссоциируют, поэтому стрелка реакции указывает как влево, так и вправо. Это указывает на динамическое равновесие, при котором слабая кислота или основание и их диссоциированная форма остаются в растворе.

Пример, если при диссоциации слабой кислоты уксусной кислоты образуются ионы гидрония и ионы ацетата в воде:

СН₃COOH (aq) + H₂O (l) ⇌ H₃О⁺(вод) + CH₃COO^-(Водно)

На практике вас могут попросить написать реакцию, а не дать ее вам. Это хорошая идея, чтобы запомнить короткий список сильных кислот и сильные основания. Другими видами, способными к переносу протонов, являются слабые кислоты и основания.

Некоторые соединения могут действовать как слабая кислота или слабое основание, в зависимости от ситуации. Примером является гидрофосфат, HPO₄^2-, который может действовать как кислота или основание в воде. Когда возможны различные реакции, константы равновесия и pH используются для определения того, каким образом будет протекать реакция.