Teoria protolitică a acizilor și a bazelor Bronsted-Lowry

Teoria protolitică a acizilor și a bazelor se află pe marginea a două științe - fizică și chimie. Cu ajutorul său, sunt descrise proprietățile și natura tuturor bazelor și acizilor. Oamenii de știință sunt împărțiți în două clase de substanțe care interacționează unul cu celălalt.

Problema teoriei

Teoria protolitică a acizilor și a bazelor ajută la rezolvarea unei probleme importante: să prezicăm ce produse se formează ca rezultat al interacțiunii lor și cum va continua această reacție. Pentru a face acest lucru, experții aplică caracteristicile cantitative și calitative ale acidului și bazei.

În acest caz, există mai multe teorii care interpretează diferit ceea ce sunt acizi și baze. În diferite moduri, ei își evaluează celelalte caracteristici. În final, depinde de rezultatul reacției.

Sisteme chimice conceptuale

Teoria protolitică a acizilor și bazelor este extrem de populară atunci când trebuie să aflăm cum interacționează în natură. Este utilizat pe scară largă în practica industrială și în domeniul științific. Cunoașterea teoretică a consecințelor interacțiunii bazelor și acizilor determină formarea sistemelor conceptuale de chimie, afectează tot felul de concepte teoretice în practic toate disciplinele chimice.

Evoluția cunoștințelor despre interacțiunile acizilor și bazelor

Teoria protolitică a acizilor și bazelor este una dintre cele fundamentale din chimie. Conceptele cheie au fost formulate pentru prima oară de către oamenii de știință din secolul al XVII-lea. În același timp, conținutul acestora sa modificat de mai multe ori și a fost revizuit.

Chimist englez din secolul al XVII-lea Robert Boyle a crezut că acizii sunt organisme ale căror atomi au proeminențe ascuțite, iar bazele sunt porii lor. Prin urmare, în opinia sa, întregul reacție de neutralizare este redus la faptul că proeminențele de acid au pătruns în porii bazelor.

Pentru prima dată teoria acizilor și bazelor a fost sugerată de farmacistul francez Nicola Lemeri. În 1675 a publicat "Cursul de chimie", în care a detaliat proprietățile chimice și fizice ale substanțelor pe baza formei și structurii lor. Lemery și-a imaginat că acizii au spini ascuțiți, din cauza căruia apare disconfortul pe piele. El a botezat bazele cu alcalii, sugerând că structura lor este poroasă. Ca rezultat, se formează săruri neutre.

Deja în secolul al XVIII-lea, un alt om de știință francez Lavoisier Antaun proprietăți prezenței acizilor legate în compoziția lor de atomi de oxigen. Inconsistența a demonstrat această ipoteză, după chimistul englez Humphry Davy și omologul său francez, Louis Joseph Gay-Lussac a identificat un număr de acizi care nu conțin oxigen. Printre aceștia au fost hidrogenul halogenat sau acizi cianici. În același timp, s-au găsit un număr mare de compuși care conțin oxigen, care nu au proprietăți ale acizilor.

Reprezentări contemporane

Conceptul teoriei protolitice a acizilor și bazelor sa schimbat semnificativ în secolul al XIX-lea. Chimiștii au început să considere ca acizi numai acele substanțe care sunt capabile să interacționeze cu metalele și să elibereze hidrogen. La astfel de concluzii, savantul german Justus von Liebig a venit în 1839. Acesta este cel care este considerat unul dintre fondatorii agrochimiei și chimiei organice.

In paralel cu mineralog suedez Jens Jakob Berzelius a formulat ideea că ar trebui să fie tratate cu acizi în oxizi nemetalici negativi, în timp ce oxidul cu o sarcină pozitivă are baze. Acest lucru a ajutat la explicarea proprietăților de bază ale acizilor și bazelor. Acesta este motivul pentru care aciditatea și bazicitatea suedezilor au fost considerate ca o proprietate funcțională a compușilor. Acesta a fost cel care, pentru prima dată în lume, a încercat să prezică puterea ultimă a substanțelor pe care le analizăm.

Principalele prevederi ale teoriei protolitice a acizilor și bazelor au fost formulate după publicarea lucrării unui alt chimist suedez, Svante August Arrhenius. În 1887, a rezumat teoria disocierii energiei electrice. După aceasta a fost o adevărată oportunitate de a descrie proprietățile acizilor și bazelor pe baza produselor de ionizare a electroliților. Și datorită contribuției chemistrului ruso-german Wilhelm Friedrich Ostwald, teoria a fost formulată pentru electroliții slabi.

În secolul al XX-lea, oamenii de știință americani Cady, Franklin și Kraus au justificat teoria solvosistemelor. A început să se aplice atât dispozițiilor Arrunius și Ostwald, cât și tuturor celorlalți solvenți care s-ar putea auto-asocia.

Astăzi teoria Protolytic acizilor articulat cel mai complet Dane Johannes Nicolaus Bronsted și american Gilbert N. Lewis, care, de asemenea, implicat în fizica nucleară și termodinamică.

Teoria lui Liebig

Conform teoriei hidrogenului lui Liebig, acidul este o substanță capabilă să reacționeze cu metalele, ducând la formarea hidrogenului. În acest caz, conceptul de "fundație" Liebig nu a introdus deloc.

Hidrogenul și sarea se formează ca rezultat al reacției. Când reacționează cu acizi tari, reacția se manifestă prin metale. Astăzi, teoria este folosită doar pentru a prezice interacțiunea substanțelor care conțin hidrogen cu metale în solvenți.

Teoria lui Arrhenius-Ostwald

Analizând ceea ce este teoria protolytic a acizilor și bazelor Arrhenius - Ostwald, rețineți că există toate substanțele acizi care, în soluție apoasă, pentru a forma cationii de hidrogen. Astfel de baze numai acele substanțe care, în soluție apoasă obținută cation metalic sau de amoniu.

Ca urmare a reacției, se formează apă și sare. Se observă o dependență atunci când acizii puternici interacționează cu baze puternice. Pe baza acestei teorii, a fost posibil să se justifice divizarea electroliților și a fost introdusă și determinarea indicelui de hidrogen, care a fost extins la medii alcaline. Este, de asemenea, utilizat în hidroliza sărurilor și a bazelor care conțin săruri. Cu toate acestea, mai rar. Ideea este că acest lucru necesită calcule greoaie. În timp ce teoria protonilor este mult mai simplă.

Teoria lui Bronsted-Lowry

Teoria protolitice a acizilor și a bazelor lui Bronsted - Lowry a apărut pentru prima dată în 1923. Bronsted și Lowry au formulat-o independent una de cealaltă. Oamenii de știință au unificat conceptele de acizi și baze într-un singur întreg.

Conform ideilor lor, acizii sunt molecule sau ioni care îndeplinesc rolul donatorilor de protoni în reacție. În același timp, bazele sunt numai acele molecule sau ioni capabili să atașeze protoni. În această teorie, acizii și bazele au fost determinate de protoliți. Care este esența?

Teoria protolitice a acizilor și a bazelor din chimie reduce la transferul unui proton de la acid la bază. Și în acest moment, acidul, după ce și-a pierdut protonul, se transformă într-o bază. Și poate adăuga deja un nou proton. Baza în acest moment devine acidă, formând o particulă protonată.

Prin urmare, în orice interacțiune a substanțelor pe care le analizăm, sunt implicate două perechi de baze și acizi. Bronsted îi numește conjugat. Acestea sunt principalele dispoziții care ne permit să formăm o teorie protolitică a acizilor și a bazelor. Reaciile prototipice se desfășoară în acest caz în două moduri, deoarece orice substanță, în funcție de condiții, poate fi atât acid cât și bază.

Mai târziu, Bronsted a dezvoltat teoria catalizei acido-bazice, iar Lowry a lucrat asupra activității optice a compușilor organici.

Teoria solvosisteme

Teoria solvosistemelor a apărut în dezvoltarea ideilor propuse de Arrhenius și Ostwald. Cel mai des se utilizează în reacțiile cu solvenții protoni. I-au fost oferite trei americani - Cady, Franklin și Kraus.

Conform acestei ipoteze, baza este solventul ionic. Are capacitatea de a se dezintegra în ioni individuali în absența unui solvent. În acest caz, cationul și anionul. Primul este ionul de litiu, iar al doilea este ionul de litiu. Solventul proton utilizat în reacție este capabil să transfere un proton din orice moleculă neutră lichidă în alta. Ca rezultat, se formează o cantitate egală de anioni și cationi.

Produsul acestei reacții este solventul și sarea.

Această teorie este utilizată pentru a prezice reacțiile dintre acizi și baze în orice solvenți. De asemenea, este posibil să se controleze aceste procese cu un solvent. Teoria descrie în detaliu proprietățile substanțelor care nu conțin oxigen și hidrogen.

Teoria lui Lewis

Teoria lui Lewis a fost formulată în 1923. Ea se baza pe reprezentările electronice disponibile în acea perioadă în știință. Cu ajutorul lor, a fost posibilă extinderea maximă a definiției bazei și a acidului.

În chimie există conceptul de "acid Lewis". Este un ion sau o moleculă care are orbitale electronice libere, la care pot primi perechi electronice. Un exemplu viu sunt protonii - ionii de hidrogen, precum și ionii anumitor metale, unele săruri și substanțe.

Dacă nu există hidrogen în acidul Lewis, se numește aprotic.

Teoria lui Usanovici

Cea mai generală teorie a acizilor și a bazelor în 1939 a fost formulată de chimistul sovietic Mikhail Usanovich.

Se bazează pe ideea că orice interacțiune dintre acid și bază va conduce la o reacție de sare. Astfel, un acid este definit ca particula în sine este scindată de cationi, inclusiv protoni, și, de asemenea, să preia în locul anionii și în primul rând electroni.

În același timp, baza este o particulă care are capacitatea de a atașa un proton sau orice alt cation în sine. Dar poate da și un electron sau un anion. Diferența fundamentală față de teoria lui Lewis este că baza definițiilor de "bază" și "acid" nu este structura cochiliei lor electronice, ci semnul încărcării particulelor lor.

Totuși, în teoria lui Usanovici există deficiențe. Principalul dintre ele - un număr mare de generalizări și formularea fuzzy a conceptelor de bază. În plus, această teorie nu ne permite să oferim predicții cantitative despre consecințele interacțiunii dintre acizi și baze.