Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

15.1: Кислоты и основания Бренстеда-Лоури
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Bronsted-Lowry Acids and Bases
 
ТРАНСКРИПТ

15.1: Кислоты и основания Бренстеда-Лоури

Класс реакции кислотно-основная был изучен в течение довольно длительного времени. В 1680 году Роберт Бойл сообщил о чертах кислотных растворов, которые включали в себя их способность растворять много веществ, менять цвета некоторых природных красителей, и терять эти черты после попадания в контакт с растворами щелочей (основание). В восемнадцатом веке было признано, что кислоты имеют кислый вкус, реагируют с известняком, чтобы освободить газообразное вещество (сейчас известно, что CO2), и взаимодействуют с щелочами, образуя нейтральные вещества. В 1815 году Хамфри Дэви внес значительный вклад в развитие современной концепции кислотно-основная, продемонстрировав, что водород является основной составляющей кислот. Примерно в то же время Джозеф Луи Гэй-Лузсак пришел к выводу, что кислоты являются веществами, которые могут нейтрализовать основы и что эти два класса веществ могут быть определены только по понятию друг друга. Значение водорода было вновь подчеркнуто в 1884 году, когда Свант Аррениус определил кислоту как соединение, растворяющееся в воде для получения катионов водорода (в настоящее время признано ионами гидрония), и основание как соединение, растворяющееся в воде для получения анионов гидроксида.

Бёрнстед-Лоури кислоты и основания

Йоханнес Брёнстед и Томас Лоури предложили более общее описание в 1923 году, в котором кислоты и основания были определены с точки зрения переноса ионов водорода, H+. (Обратите внимание, что эти ионы водорода часто называют просто протонами, поскольку субатомная частица является единственным компонентом катионов, полученных из наиболее обильного изотопа водорода, 1H.) Соединение, которое передает протон другому соединению, называется кислотой Брёнстед-Лоури, а соединение, принимающая протон, называется основание Брёнстед-Лоури. Таким образом, реакция кислотно-основная является передачей протона от донора (кислоты) к акцептору (основание).

Понятие сопряженных пар полезно при описании реакций Брёнстед-Лоури кислотно-основная (и других реакций обратимая, также). Когда кислота жертвует H+, вид, который остается, называется конъюгатом основание кислоты, потому что он реагирует как акцептор протонов в обратной реакции. Аналогично, когда основание принимает H+, он превращается в свою конъюгатную кислоту. Реакция между водой и аммиаком иллюстрирует эту идею, как показано ниже.

 Eq1

В прямом направлении вода выступает в качестве кислоты, передавая протон аммиаку и впоследствии становясь ионом гидроксида, OH-, конъюгированным основание воды. Аммиак действует как основание при принятии этого протона, превращаясь в ион аммония, NH4+, конъюгатную кислоту аммиака. В обратном направлении гидроксид-ион действует как основание при принятии протона из иона аммония, которая действует как кислота.

Сильные кислоты и основания полностью диссоциируют в раствор. Их конъюгатные кислоты и основания крайне слабы и не могут жертвовать или принимать протоны соответственно для осуществления обратной реакции; поэтому реакции, связанные с сильными кислотами и основами, по существу идут к завершению, когда в водном раствор. С другой стороны, слабые кислоты и основания частично диссоциируются в растворах и производят слабые конъюгатные основания и кислоты соответственно. Эти слабые конъюгатные кислоты или основания могут осуществлять обратную реакцию, и таким образом реакции слабой кислоты и основание достигают равновесия в зависимости от относительной силы слабых кислот и оснований. Подводя итог, более сильная кислота приведет к столь же слабой конъюгате основание, в то время как более сильная основание будет производить не менее слабую конъюгатную кислоту и наоборот. В таблице 1 показано соотношение между различными сопряжёнными парами кислотно-основная.

Сильная кислота Очень слабая конъюгатная основание
HCl Cl
HNО3 3
Слабая кислота Слабая конъюгатная основание
HF F-
NH4+ NH3
Очень слабая кислота Сильный конъюгатный основание
OH- O2-
CH4 CH3-

Таблица 1: Относительная прочность нескольких сопряженных пар кислотно-основная.

Этот текст адаптирован к Openstax, Химия 2е изд., раздел 14.4 Брёнстед-Лоури кислота и основания.


Литература для дополнительного чтения

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter