TEORII ALE acizi si baze
Aceasta pagina descrie Arrhenius, Bronsted-Lowry, şi teoriile Lewis de acizi si baze, şi explică relaţiile dintre ele. Aceasta explică, de asemenea, conceptul de o pereche de conjugat - un acid şi baza sa conjugat, sau de o bază de acid şi de conjugat. | |
Notă: programele curent din Marea Britanie O "nivel se concentreze asupra teoriei Bronsted-Lowry, dar ar trebui să fie, de asemenea, conştienţi de acizi şi baze Lewis. Teoria Arrhenius este doar de interes istoric, şi sunteţi puţin probabil să nevoie de ea dacă nu faci ceva de lucru privind dezvoltarea de idei în chimie. | |
Teoria Arrhenius de acizi si baze Teoria
Neutralizarea lucru se întâmplă deoarece ionii de hidrogen si ionii de hidroxid reacţionează pentru a produce apa.
Limitări ale teoriei Acidul clorhidric este neutralizat de către ambele soluţie de hidroxid de sodiu şi soluţie de amoniac. În ambele cazuri, veţi obţine o soluţie incoloră care se poate cristaliza pentru a obţine o sare alb - fie de clorură de sodiu sau clorură de amoniu. Aceste reacţii sunt în mod evident foarte asemanatoare. Ecuaţii complete sunt:
În caz de hidroxid de sodiu, ionii de hidrogen din acidul reacţionează cu ionii de hidroxid de hidroxid de sodiu - în conformitate cu teoria Arrhenius. Cu toate acestea, în cazul în amoniac, nu pare să existe nicio ionii de hidroxid! Aveţi posibilitatea să obţineţi în jurul valorii de acest lucru, spunând că amoniacul reacţionează cu apa este dizolvat in pentru a produce ioni de amoniu si ioni hidroxid:
Aceasta este o reacţie reversibilă, şi într-o soluţie tipic de amoniac diluat, aproximativ 99% din amoniac rămâne ca moleculele de amoniac. Cu toate acestea, există ioni de hidroxid de acolo, si putem stoarce această teorie în Arrhenius. Cu toate acestea, această reacţie, de asemenea, acelaşi lucru se întâmplă între gaz amoniac şi hidrogen clorură de gaz.
În acest caz, nu există nici un ioni de hidrogen sau ioni de hidroxid în soluţie - pentru că nu există nici o soluţie. Teoria Arrhenius nu ar conta acest lucru ca pe o reacţie acido-bazic, în ciuda faptului că se produce acelaşi produs ca atunci când cele două substanţe au fost în soluţie. Asta-i prostie! Teoria Bronsted-Lowry de acizi si baze Teoria
Relaţia dintre teoria Bronsted-Lowry şi teoria Arrhenius Teoria Bronsted-Lowry nu merge împotriva teoriei Arrhenius în nici un fel - doar adauga la ea. Ionii de hidroxid sunt încă baze, deoarece acestea acceptă ionii de hidrogen din acizi şi apă formular. Un acid produce ioni de hidrogen în soluţie, deoarece reactioneaza cu moleculele de apă prin acordarea unui proton pentru ei. Atunci când gazul clorură de hidrogen se dizolvă în apă pentru a produce acid clorhidric, molecula de clorura de hidrogen dă un proton (un ion de hidrogen), într-o moleculă de apă. O legătură coordoneze (dativ covalente) este format între una dintre perechi singuri pe oxigen şi hidrogen din HCl. Ioni Hydroxonium, H3O +, sunt produse.
| |
Notă: Dacă nu sunteţi sigur cu privire la co-şi coordona unire ar trebui să urmeze această legătură într-. Coordonarea obligaţiunilor va fi menţionat de mai multe ori pe parcursul restului acestei pagini. Utilizaţi butonul BACK din browser pentru a reveni rapid la această pagină. | |
Atunci când un acid în soluţie reactioneaza cu o baza, ceea ce este de fapt funcţionează ca acidul este Ion hydroxonium. De exemplu, un proton este transferată de la un ion hydroxonium la un ion hidroxid de a face apă.
Rezultate electroni, dar lăsând în cele interioare:
Este important să realizăm că ori de câte ori vă vorbesc despre ionii de hidrogen în soluţie, H + (aq), ceea ce de fapt vorbim despre sunt ionii hydroxonium. Clorură de hidrogen / amoniac problemă Aceasta nu mai este o problema folosind teoria Bronsted-Lowry. Indiferent dacă este vorba despre reacţia în soluţie sau în stare de gaz, amoniacul este o bază, deoarece accepta un proton (un ioni de hidrogen). Pe bază de hidrogen devine ataşat la perechea de singuri pe azot de amoniac printr-o obligaţiune de co-ordonator.
Dacă este în soluţie, de amoniac accepta un proton de la un ion hydroxonium:
Dacă reacţia se întâmplă în stare de gaz, amoniac acceptă un proton direct de clorura de hidrogen:
Oricum, amoniacul acţionează ca o bază prin acceptarea unei ioni de hidrogen de la un acid. Perechi Conjugat Atunci când clorură de hidrogen se dizolvă în apă, aproape 100% din acesta reactioneaza cu apa pentru a produce ioni hydroxonium şi ionii de clor. Clorură de hidrogen este un acid puternic, si avem tendinta de a scrie acest lucru ca pe o reacţie într-o direcţie:
| |
Notă: Sunt lipsesc în mod deliberat simbolurilor de stat de pe această ecuaţie şi următorul, în scopul de a se concentra pe biti care contează. Veţi găsi mai multe despre acizi tari si punctele slabe pe o altă pagină din această secţiune. | |
De fapt, reacţia dintre HCl şi apă este reversibila, dar numai într-o măsură foarte mică. În scopul de a generaliza, considerăm un HA de acid, şi cred că de reacţie ca fiind reversibile.
Gândire despre reacţia transmite:
Dar există, de asemenea, o reactie spate, între Ion hydroxonium şi A-ion:
Reacţia reversibilă conţine două acizi şi două baze. Ne gândim la ei în perechi, numite perechi conjugate.
În cazul în care acidul, HA, pierde un proton aceasta face o bază, A-. Când bază, A-, accepta un proton înapoi din nou, aceasta refoms evident de acid, HA. Aceste două sunt o pereche conjugate. Membrii de o pereche conjugat diferă între ele prin prezenţa sau absenţa de ioni de hidrogen transferabile. Daca te gandesti ca HA acid, atunci A-este baza sa conjugat. Dacă te gândeşti la A-ca bază, atunci HA este acidul său conjugat. De apă şi ioni hydroxonium sunt, de asemenea, o pereche conjugat. Gândindu-se la apă ca o bază, Ion hydroxonium este acid său conjugat, deoarece acesta are ioni de hidrogen in plus pe care le poate da din nou. Ma gandesc la Ion hydroxonium ca un acid, atunci apa este baza sa conjugat. Apa poate accepta un ioni de hidrogen din nou pentru a reforma Ion hydroxonium. Un al doilea exemplu de perechi conjugate Aceasta este reactia dintre amoniac si apa pe care ne-am uitat la mai devreme:
Gândiţi-vă mai întâi despre reacţia înainte. Amoniacul este o bază, deoarece este acceptarea ionilor de hidrogen din apa. Ion de amoniu este acidul său conjugat - poate duce la eliberarea de ioni de hidrogen din nou că a reforma amoniac. Apa acţionează ca un acid, şi baza sa conjugat este ioni hidroxid. Ion de hidroxid poate accepta un ion de hidrogen de reformare a apei. Privind la ea de la cealaltă parte, ionul de amoniu este un acid, şi amoniac este baza sa conjugat. Ion este o bază de hidroxid de apă şi este acidul său conjugat. Substanţe amfoterici Este posibil să fi observat, eventual, (deşi, probabil, nu!), Care intr-unul din ultimele două exemple, de apă a fost în calitate de bază, în timp ce în celălalt a fost acţionează ca un acid. O substanţă care poate acţiona fie ca un acid sau o bază este descris ca fiind amfoterici.
| |
Notă: S-ar putea veni, de asemenea, peste amphiprotic la termen în acest context. Cele două cuvinte sunt legate şi uşor de confundat. O substanţă amphiprotic este una care poate dona atât ioni de hidrogen (protoni) şi, de asemenea, le acceptăm. Apa este un bun exemplu de un astfel de compus. Apa actioneaza ca un acid atât (donarea de ioni de hidrogen), şi ca o bază (prin acceptarea ei). "Protic" o parte din cuvânt se referă la ionii de hidrogen (protoni), fie a fi donate sau acceptate. Alte exemple de compuşi amphiprotic sunt amino-acizii, şi cum ar fi ionii HSO4-(care poate pierde un ion de hidrogen pentru a forma ioni sulfat sau să accepte o pentru a forma acid sulfuric). Dar, precum şi ca fiind amphiprotic, acesti compusi sunt, de asemenea, amfoterici. Amfoteri înseamnă că au reacţii atât acizi şi baze. Deci, ce este diferenţa dintre cei doi termeni? Toate substanţele amphiprotic sunt, de asemenea, amfoteri - dar invers nu este adevărat. Există substanţe amfoteri care nu dona una sau accepta ioni de hidrogen atunci când acestea acţionează ca acizi sau baze. Există o definiţie cu totul nou de acid-baza comportamentului pe care il sunt doar pe cale de a răspunde (teoria Lewis), care nu implică în mod necesar ionii de hidrogen, la toate. A, acid Lewis este un acceptor de electroni pereche, o bază de Lewis este un donator de electroni pereche (vezi mai jos). Unii oxizi metalici (cum ar fi oxidul de aluminiu) sunt amfoteri - în care reacţionează atât în calitate de acizi şi baze. De exemplu, ei reacţionează ca baze, deoarece ionii de oxid accepta ioni de hidrogen pentru a face apă. Asta nu este o problemă în ceea ce priveşte definiţia amphiprotic este în cauză -, dar reacţia este ca un acid. De oxid de aluminiu nu conţine nici o ioni de hidrogen de a dona! Dar de oxid de aluminiu reactioneaza cu bazele ca soluţie de hidroxid de sodiu pentru a forma ioni complexe aluminat. Puteţi să vă gândiţi de perechi de ioni de hidroxid de singuri pe ca făcând dativ covalente (coordona) obligaţiuni cu orbite goale în ionii de aluminiu. Ionii de aluminiu sunt acceptarea perechi singuratic (care acţionează ca un acid Lewis). Deci, de oxid de aluminiu poate acţiona atât ca un acid şi o bază - şi aşa este amfotere. Dar nu este amphiprotic, deoarece ambele de reacţie acidă şi reacţia de bază nu implică ionii de hidrogen. Am trecut prin 40-ceva de ani de predare (în laborator, şi prin cărţi şi pe internet), fără a utiliza o dată pe amphiprotic termen lung! Eu pur şi simplu nu se vedea punctul de el. Termenul amfoteri ia, în toate cazurile de substanţe care funcţionează ca atât acizi şi baze, fără excepţie. Amphiprotic termen poate fi folosit numai în cazul în care aceste două funcţii implica transferul de ioni de hidrogen - cu alte cuvinte, acesta poate fi utilizat numai dacă sunt limitate la vorbesc despre teoria Bronsted-Lowry. Personal, aş lipi mai mari, mai util, termenul "amfoteri" cu excepţia cazului în programa dumneavoastră cere care se utilizează cuvântul "amphiprotic". | |
Teoria Lewis de acizi si baze Această teorie se extinde cu mult dincolo de lucrurile pe care le în mod normal, cred ca de acizi si baze. Teoria
Relaţia dintre teorie Lewis şi teoria Bronsted-Lowry Lewis baze Este mai uşor pentru a vedea relatia uitându-te la exact ceea ce Bronsted-Lowry baze facă atunci când acceptă ionii de hidrogen. Trei Bronsted-Lowry baze le-am uitat la sunt ionii hidroxid, amoniac şi apă, şi sunt tipice de toate celelalte.
Teoria Bronsted-Lowry spune că acestea acţionează ca baze, deoarece acestea sunt combina cu ionii de hidrogen. Motivul pentru care sunt combina cu ionii de hidrogen, este că au izolat perechi de electroni - care este ceea ce teoria spune Lewis. Cele două sunt în întregime coerente. Deci, cum face acest lucru extinde conceptul de bază? În momentul de faţă nu - doar se uita la el dintr-un unghi diferit. Dar ceea ce despre alte reacţii similare de amoniac sau apă, de exemplu? Pe teoria Lewis, orice reacţie în care amoniac sau apa folosită perechi lor singuratic de electroni pentru a forma o legătură-şi coordoneze ar fi luate în considerare ca aceştia acţionând ca o bază. Aici este o reacţie pe care veti gasi vorbit despre pe pagina care se ocupă cu co-ordonator de unire. Amoniacul reacţionează cu BF3 prin utilizarea sa pereche singuri pentru a forma o legătură coordona cu gol orbitale pe bor.
În ceea ce priveşte amoniac este în cauză, acesta se comportă exact la fel ca atunci când acesta reacţionează cu un ion de hidrogen - este utilizarea sa pereche singuri pentru a forma o legătură de co-ordonator. Dacă aveţi de gând să-l descrie ca o bază într-un caz, are sens să-l descrie ca fiind unul în celălalt caz, precum şi. | |
Notă: Dacă nu aţi citit deja despre pagina coordona unire ar trebui să facă acest lucru acum. Veţi găsi un exemplu important de apă care acţionează ca o bază Lewis, precum şi acest exemplu - deşi termenul de Lewis de bază nu este utilizat pe acea pagina. Utilizaţi butonul BACK din browser pentru a reveni rapid la această pagină. | |
Lewis acizi Acizii Lewis sunt acceptoare de electroni pereche. În exemplul de mai sus, BF3 acţionează în calitate de acid Lewis prin acceptarea pereche de azot de singuratic. Pe teoria Bronsted-Lowry, BF3 nu are nimic de la distanţă, acide despre asta. Aceasta este o extensie a acidului termen bine dincolo de orice utilizare în comun. Ceea ce, evident, despre mai multe reacţii acido-bazic - cum ar fi, de exemplu, reacţia dintre amoniac si gaze de hidrogen clorură?
Ce anume este acceptarea singuratic pereche de electroni pe azot. Manualele a scrie de multe ori acest lucru ca în cazul în care este donarea de amoniac sa pereche singuri într-o ioni de hidrogen - un proton simplu, fără electroni în jurul său. Aceasta este înşelătoare! Tu nu primesc, de obicei, ioni de hidrogen liber în sisteme chimice. Ele sunt atât de reactive care acestea sunt întotdeauna ataşate la altceva. Nu exista nici un ionii de hidrogen necombinată în HCl. Nu este un orbital gol oriunde pe HCl care poate accepta o pereche de electroni. De ce, atunci, este un acid HCl Lewis? Clorul este electronegativ mai mult decât pe bază de hidrogen, iar acest lucru înseamnă că clorura de hidrogen va fi o moleculă polară. Electronii în obligaţiuni de hidrogen-clor vor fi atrase, spre sfârşitul clor, lăsând pe bază de hidrogen uşor pozitiv şi clor uşor negativ.
| |
Notă: Dacă nu sunteţi sigur cu privire la electronegativitatea şi polaritate obligaţiuni ar putea fi util să urmeze această legătură într-. Utilizaţi butonul BACK din browser pentru a reveni rapid la această pagină. | |
Perechea singuratic pe o moleculă de azot de amoniac este atras de atom de hidrogen uşor pozitivă în HCl. Aşa cum se apropie, electronii în obligaţiuni de hidrogen-clor sunt respinse mai mult faţă de clor. În cele din urmă, o obligaţiune-şi coordoneze se formează între azot şi hidrogen, clor şi pauze departe ca un ion de clorură. Acest lucru este cel mai bine prezentate prin "buclat săgeată" notaţie utilizate în mod obişnuit în mecanismele de reacţie organici.
| |
Notă: Dacă nu sunteţi mulţumit cu privire la utilizarea de săgeţi cret pentru a demonstra mişcările de perechi de electroni, ar trebui să urmeze această legătură într-. Utilizaţi butonul BACK din browser pentru a reveni rapid la această pagină. | |
Întregul molecula HCl acţionează ca un acid Lewis. Este acceptarea o pereche de electroni din amoniac, şi în procesul pe care îl desparte de acizi Lewis, nu trebuie neapărat să aibă un orbital existent gol.. Un ultim comentariu pe acizi Lewis şi baze Dacă sunteţi elev a A din Marea Britanie "nivel, s-ar putea veni ocazional peste termenii Lewis acid şi de bază Lewis în manuale sau alte surse. Tot ce trebuie să vă amintiţi este:
| |
Notă: Amintiţi-vă acest lucru prin gândire de amoniac care acţionează ca o bază. Cei mai multi oameni la acest nivel sunt familiarizaţi cu o pereche singuratic reactive privind acceptarea de azot ionii de hidrogen. Amoniacul este de bază, deoarece a perechii sale singuratic. Aceasta înseamnă că trebuie să aibă baze perechi singuri de a dona. Acizii sunt opusul. | |
Pentru toate scopurile generale, stick cu teoria Bronsted-Lowry.
La meniul de echilibru acido-bazic... | |
