Справочник от Автор24
Найди эксперта для помощи в учебе
Найти эксперта
+2

Кислоты и основания Бренстеда

Определение кислот и оснований по Бренстеду и Лаури

В $1923$ г. независимо друг от друга Бренстед и Лаури предложили определение кислот и оснований, учитывающих положение о том, что протон в растворе существовать не может. Согласно их определению,

  • кислота -- это соединение, частицы которого (ионы или молекулы) в результате протонотранспортной реакции способны отдавать протон другому веществу;

  • основание -- это соединение, частицы которого (ионы или молекулы) в результате протонотранспортной реакции принимают протон от другого вещества.

И основание, и кислота во время реакции могут переносить протон, поэтому их называют протолитами. Реакции между протолитами называются протолитическими.

Исходя из этого, кислоты являются протон - донорными веществами, а основания считают протон - акцепторными веществами.

  • Кислота ↔ Основание + $H^+$

Однако данное соотношение не описывает истинную реакцию (протон $H^+$ в растворе не существует).

В растворе происходит соперничество за протон, в котором участвует и растворитель. Кислоту и основание, связанные за счет обмена протоном, называют сопряженной кислотно -- основной парой:

  • Кислота $1$ ↔ сопряженное основание $1$+ $H^+$;

  • Основание $2$ + $H^+$ ↔ сопряженная кислота $2$.

В общем виде реакцию между кислотой и основанием можно записать следующим образом:

  • Кислота $1$ + Основание $2$ ↔ сопряженное основание $1$ + сопряженная кислота $2$.

Кислота $1$ будет превращаться в сопряженное с ней основание, и, наоборот, основание $2$ превращается в сопряженную с ним кислоту.

Реакции между кислотами и основаниями Бренстеда

Кислотные взаимодействия характеризуются как реакции между кислотами и основаниями. Если в растворе нет основания -- акцептора протона, то вещество как кислота реагировать не может. При этом необходимо присутствие более сильного основания, способного оторвать протон от кислоты. Протон отщепляется от кислоты не самопроизвольно, а под действием основания. Нельзя разделять кислотные и основные свойства, так как существует единое кислотно -- основное взаимодействие.

«Кислоты и основания Бренстеда» 👇
Помощь эксперта по теме работы
Найти эксперта
Решение задач от ИИ за 2 минуты
Решить задачу
Найди решение своей задачи среди 1 000 000 ответов
Найти

Вода является амфотерным растворителем и может выступать как в роли кислоты, так и в роли основания.

Пример 1
  1. Вода в роли кислоты, является донором протона:

    • $RNH_2 + H_2O ↔ RN{H_3}^+ + OH^-$;
    • $HS{O_4}^- + H_3O^+ ↔ H_2SO_4 + H_2O$;
    • $CH_3{CO}^{2-} + H_2O ↔ CH_3CO_2H + OH^-$.
  2. Вода в роли основания, действует как акцептор протонов:

  • $HS{O_4}^- + H_2O ↔ H_3O^+ +{SO_4}^{2-}$;
  • $CH_3CO_2H + H_2O ↔ H_3O^+ + CH_3CO^{2-}$.

Ионы могут обнаруживать двойные функции: выступать и как основание и как кислота. Свойства конкретного соединения зависят от свойств, проявляемых конкурирующей сопряженной пары.

Пример 2

Гидрокарбонат -- анион $HCO_3$- может проявлять двойственный характер взаимодействия с водой.

  • ведет себя как донор (кислота):

    • ${HCO}_{{3^-}(p)} + H_2O(ж) > {H_3O^+}_{(p)} + {{CO_3}^{2-}}_{(p)}$
  • ведет себя как акцептор (основание):

    • ${HCO}_{{3^-}(p)} + H_2O(ж) > {H_2CO}_{3 (p)} + {OH^-}_{(p)}$
Определение 1

Вещества - протолиты, способные отдавать и присоединять протоны, называются амфолитами или амфипротонными веществами.

Свойства кислот и оснований противоположны и при взаимодействии они нейтрализуют друг друга, то есть протекает реакция нейтрализации. В результате данной реакции образуется соль (ионное соединение) и вода.

Согласно теории Бренстеда -- Лоури, кислоты можно рассматривать как гидратированные ионы металлов. Вода, которая находится во внутренней сфере ионов, выступает донором протонов.

Протолитическая теория описывает многие равновесия. Примеры таких процессов изображены в таблице:



Рисунок 1.

Кислотно - основное титрование - одно из важнейших применений реакции нейтрализации. С его помощью определяют концентрации основания или кислоты в растворе, широко используется в аналитической химии.

При определении концентрации кислоты, пользуются стандартным раствором основания (т.е. с известной концентрацией). И наоборот, при определении концентрации основания пользуются стандартным раствором кислоты.

Количественная характеристика силы кислоты

Кислотно - основные взаимодействия необходимо рассматривать с позиций термодинамики, так как оно является достаточно быстрым и равновесным процессом.

Количественно кислотность вычисляют по отношению к воде. При этом мерой кислотности выступает константа равновесия реакции (константа кислотности) $Ka$:

$A ↔ B + H^+$

Измерить абсолютное значение Кa невозможно, так как данное равновесие возможно при наличии сопряженной пары. Значение константы кислотности можно предопределить относительно выбранного стандарта.

Стандартное равновесие имеет вид:

$H_3O^+ ↔ H_2O + H^+$, $Ka = 1;$

Тогда для любого кислотно -- основного процесса:

$A_1 + B_2 ↔ A_2 + B_1$

Константы кислотности кислоты при взаимодействии с водой будут теми же, что и в теории Аррениуса. Для многоосновных кислот первая константа равновесия всегда больше последующих.

Воспользуйся нейросетью от Автор24
Не понимаешь, как писать работу?
Попробовать ИИ
Дата последнего обновления статьи: 06.05.2023
Получи помощь с рефератом от ИИ-шки
ИИ ответит за 2 минуты
Все самое важное и интересное в Telegram

Все сервисы Справочника в твоем телефоне! Просто напиши Боту, что ты ищешь и он быстро найдет нужную статью, лекцию или пособие для тебя!

Перейти в Telegram Bot