Протолитические процессы и равновесие

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

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.

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.

Рисунок 3. Протолитическое равновесие – схема. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Протолитические процессы

К протолитическим процессам относят:

1. Реакцию нейтрализации.
2. Ионизацию.
3. Автопротолиз - перенос протонов между одними и теми же молекулами, которые в свою очередь являются амфолитами.
4. 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