Протолитическая теория и протолитическое равновесие
Для начала рассмотрим основные положения протолитической теории (теории кислот и оснований) Бренстеда-Лоури.
Положение первое. Кислота является донором протонов, то есть она способна отдавать катион водорода
HCl→H++Cl−
NH+4→H++NH3
Когда кислота отдает протон, она становится частицей, которая стремится его получить. В таком случае кислоту называют сопряженным основанием.
Рисунок 1. Сопряженное основание. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Положение второе. Основанием называют молекулу или ион, который является акцептором протонов, то есть основание способно присоединять катион водорода
OH−+H+→H2O
При присоединении протона основание переходит в частицу, которая стремится его отдать. Такая частица называется сопряженной кислотой.
Рисунок 2. Сопряженная кислота. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Сопряженной протолитической (кислотно-основной) парой называют совокупность кислоты и ее сопряженного основания или основания и его сопряженной кислоты.
Рассмотрим пример реакции:
HCl+NH3→NH+4+Cl−
Здесь:
- HCl - кислота (донор протона),
- NH3 - основание (акцептор протона),
- NH+4 - сопряженная кислота,
- Cl− - сопряженное основание.
Помимо кислот и оснований выделяют амфолиты.
Амфолиты - это молекулы и ионы, которые способны быть как донорами, так и акцепторами протонов.
Например, HCO−3+H3O−→H2CO3+H2O
Здесь:
- HCO−3 - акцептор протона,
- H3O− - донор протона,
- HCO−3+OH−→CO2−3+H2O.
В данном случае HCO−3 - донор протона, а OH− - акцептор протона
В результате конкуренции оснований реагирующих сопряженных пар за катион водорода (протон) устанавливается протолитическое (кислотно-основное) равновесие.
Протолитическое равновесие смещается в сторону образования более слабой кислоты.
Рисунок 3. Протолитическое равновесие – схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Протолитические процессы
К протолитическим процессам относят:
- Реакцию нейтрализации.
- Ионизацию.
- Автопротолиз - перенос протонов между одними и теми же молекулами, которые в свою очередь являются амфолитами.
- Гидролиз - взаимодействие ионов соли с водой, в результате чего происходит образование малодиссоциирующих молекул / ионов.
Примеры реакций представлены ниже в таблице.
Рисунок 4. Примеры реакций. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ