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
$\mathrm {HCl \rightarrow H^+ + Cl^-}$
$\mathrm {NH_4^{+} \rightarrow H^+ + NH_3}$
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
$\mathrm {OH^- + H^+ \rightarrow H_2O}$
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:
$\mathrm {HCl + NH_3 \rightarrow NH_4^{+} + Cl^-}$
Здесь:
- ${HCl}$ - кислота (донор протона),
- $ {NH_3}$ - 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^{-} + H_3O^- \rightarrow H_2CO_3 + H_2O}$
Здесь:
- $ {HCO_3^{-}}$ - акцептор протона,
- $ {H_3O^-}$ - донор протона,
- $ {HCO_3^{-} + OH^- \rightarrow CO_3^{2-} + H_2O}$.
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
