Применение кислоты и основания, как классификация химических веществ является древней и предшествует даже алхимии. Кислоты изначально были вещества, вкус кисло и взаимодействует с базами, базами были щелочных солей, таких как CaO (известь), NaOH и КОН, а амфотерные вещества являются веществами, которые могут реагировать с любой кислоты или щелочи. В современной химии, эти понятия приобрели значительно более точное значение. химии кислот и оснований химии реакции, в которой протоны переносятся.
Теория Аррениуса кислотно-щелочной поведение
Первый количественный подход к кислотно-щелочного равновесия была создана примерно в 1884 году шведский химик Сванте Аррениус. Согласно его теории Аррениуса, кислоты любое соединение или иона дает ионов водорода в водном растворе и базы любое соединение или иона дает гидроксильные ионы в водном растворе.
Подход, Аррениуса с кислотами и основаниями было в соответствии со своим общим подходом к веществам, в водном растворе. Материалы, которые растворяются в целом или в части в виде ионов были, и до сих пор, называются электролитами . Сильного электролита , например, хлорид натрия, было вещество, которое полностью диссоциированных на ионы в то время как слабый электролит остается частично в молекулярной форме. Таким образом, сильная кислота является сильным электролитом который полностью ионизированный дать ионов водорода в водном растворе. Все общие сильные кислоты — серная кислота, H 2 SO 4 , гнида метрических кислота, HNO 3 , соляная кислота, HCl и хлорной кислоты HClO 4 — легко помещается в эту категорию. Кроме того, сильное основание является сильным электролит, который полностью ионизированный дать гидроксильных ионов в водном растворе. Общий сильных оснований, NaOH и KOH, вписывается в эту категорию. Кислотно-основные реакции, то просто реакция ионов водорода с иона гидроксила в реакции нейтрализации, H + (ая) + OH — (ая) -> H 2 O. Остальные ионы просто продолжают существовать в виде раствора соли. Реакция в том числе эти «ионы свидетель» может быть записано в виде
H + (ая) + Cl — (ая) + Na + (ая) + OH — (ая) -> Na + (ая) + Cl — (ая) + H 2 O
Концепция Аррениуса не предназначены, и не так, дело с кислотно-щелочной химии в растворителях, кроме воды. Даже в воде, однако, она имеет недостатки. Аммиак, NH3, очевидно, ведет себя, как качественное основание и реагирует на нейтрализацию кислот. Тем не менее, аммиак не содержит гидроксид ионов. Это само по себе не является препятствием, потому что аммиак может также производить гидроксильных ионов в результате реакции с водой:
NH 3 (ая) + H 2 O -> NH 3 HOH -.> NH 4 OH -> NH 4 + (ая) + OH — (ая)
Тем не менее, никаких экспериментальных доказательств существования NH 4 OH до сих пор не foumd. По этим двум причинам, концепции Аррениуса уже не считается адекватное лечение кислот и щелочей, даже в водном растворе.
Бренстеда-Лоури теории кислотно-основного поведения
Теория Аррениуса была только теория используется для объяснения поведения кислот и оснований в течение сорока лет. В 1923 году Дж. Бренстеда в Дании и ТМ Лоури в Англии независимо друг от друга и почти одновременно предложили современные «протонный» или Бренстеда-Лоури теории кислотно-щелочного поведения. По Бренстеда-Лоури концепции, кислота или любое соединение, ион, который может отказаться от протона, в то время как база любого соединения или иона, которое может принимать протон .
Любой вид, который может либо принять, либо отказаться от протонов называется амфипротонных . Таким образом, молекула воды амфипротонных, так как он может отказаться от протона, H 2 O -> H + + OH — , чтобы сформировать гидроксильных ионов OH — . Кроме того, вода может принимать протон, образуя ион гидроксония H 3 O + , в соответствии с уравнением H + + H 2 O -> H 3 O + . Эти два уравнения могут быть объединены, чтобы дать уравнение диссоциации воды: 2H 2 O -> H 3 O + + OH — .
Бренстеда-Лоури концепция является продолжением концепции Аррениуса в том, что все Аррениуса баз, являющихся источниками гидроксид, может принимать протоны. Аммиак и амины, также будет принимать протоны с образованием соответствующих ионов аммония, так и существование NH4OH уже не надо объяснять действием аммиака в качестве базы. Бренстеда-Лоури концепции также полезна в протонных растворителях, кроме воды, такие как жидкий аммиак или ледяной уксусной кислоты, где понятие Аррениуса не является полезным. Мы, однако, как правило, ограничимся обсуждением водных растворов, потому что они гораздо более важны.
Льюис Объяснение кислотно-щелочной поведение
Основные принципы теории Льюиса кислотно-щелочного поведения были изложены в 1923 году, американский физико-химик Н. Льюиса. Льюис определения кислот и оснований еще более широким, чем определение Бренстеда. Льюис определения в том, что кислота является электронно-акцепторные пары и база электронных пар донора .
Поскольку база, как аммиак, H 3 N:, есть одинокие пары электронов, можно считать «пожертвования» их на протон в формировании сопряженной кислоты NH 4 + . Льюис определения используются для объяснения эффекта соединений, таких как AlCl 3 , который действует как кислота в неводных органических растворителей, органических реакций. В протонных растворителях, однако, Льюис определения являются гораздо менее полезным, чем Бренстеда определений.