Brønsted-Lowry asit-baz teorisi - Brønsted–Lowry acid–base theory

Asitler ve bazlar
Asit Asit-baz reaksiyonu Asit-baz dengesi asit gücü asitlik fonksiyonu amfoterizm Temel Tampon çözümleri Ayrışma sabiti denge kimyası çıkarma Hammett asitlik fonksiyonu pH proton ilgisi Suyun kendi kendine iyonlaşması Titrasyon Lewis asit katalizi Sinirli Lewis çifti Kiral Lewis asidi
asit türleri
Bronsted-Lowry lewis Akseptör Mineral Organik Oksit Güçlü süper asitler Zayıf Sağlam
Baz türleri
Bronsted-Lowry lewis donör Organik Oksit Güçlü süper bazlar Nükleofilik olmayan Zayıf
v T e

Bronsted-Lowry teorisi (aynı zamanda asit ve bazların proton teorisi ) bir bir asit-baz reaksiyonu ile, bağımsız bir şekilde önerilmiştir teori Johannes Nicolaus Bronsted ve Thomas Martin Lowry Bu teorinin temel kavramı 1923 o zaman bir asit ve baz birbiriyle reaksiyona girer, asit kendi eşlenik bazını oluşturur ve baz bir proton (hidrojen katyonu veya H ⁺ ) değişimiyle eşlenik asidini oluşturur . Bu teori, Arrhenius teorisinin bir genellemesidir .

Asit ve bazların tanımları

Johannes Nicolaus Brønsted ve Thomas Martin Lowry , bağımsız olarak, asitlerin proton (H ⁺ ) vericileri, bazların ise proton alıcıları olduğu fikrini formüle ettiler .

Gelen Arrhenius teori , asitler sulu bir çözelti içinde ayrışan H vermek için bu maddeler olarak tanımlanmaktadır ⁺ bazlar arasında, sulu çözelti içinde ayrışır OH vermek için bu maddeler olarak tanımlanmaktadır ise, (hidrojen iyonları) ^- (hidroksit iyonları).

1923'te Danimarka'da fiziksel kimyagerler Johannes Nicolaus Brønsted ve İngiltere'de Thomas Martin Lowry bağımsız olarak isimlerini taşıyan teoriyi önerdiler. Brønsted-Lowry teorisinde asitler ve bazlar birbirleriyle reaksiyona girme biçimleriyle tanımlanır, bu da daha fazla genelliğe izin verir. Tanım, bir denge ifadesi olarak ifade edilir.

asit + baz ⇌ eşlenik baz + eşlenik asit .

Bir asit HA ile, denklem sembolik olarak şu şekilde yazılabilir:

${\displaystyle {\ce {HA + B <=> A- + HB+}}}$

Reaksiyon hem ileri hem de geri yönde gerçekleşebildiği için denge işareti ⇌ kullanılır. Asit, HA, eşlenik bazı A ^- olmak için bir proton kaybedebilir . Baz, B, bir protonu kendi konjuge asidi HB ⁺ olmak üzere kabul edebilir . Asit-baz reaksiyonlarının çoğu hızlıdır, bu nedenle reaksiyonun bileşenleri genellikle birbirleriyle dinamik dengededir .

Sulu çözümler

Zayıf bir asit olan asetik asit , asetat iyonu ve hidronyum iyonunu vermek için bir denge reaksiyonunda suya bir proton (hidrojen iyonu, yeşille vurgulanır) bağışlar . Kırmızı: oksijen, siyah: karbon, beyaz: hidrojen.

Aşağıdaki asit-baz reaksiyonunu düşünün:

${\displaystyle {\ce {CH3 COOH + H2O <=> CH3 COO- + H3O+}}}$

Asetik asit , CH ₃ COOH, bir asittir çünkü suya bir proton verir (H ₂ O) ve onun eşlenik bazı, asetat iyonu (CH ₃ COO ^- ) olur. H ₂ de CH bir proton kabul ettiğinden, O bir baz olan ₃ biçimde eş asit, COOH ve olur hidronyum iyonu (H ₃ O ⁺ ).

Asit-baz tepkimesinin tersi de, birinci tepkimedeki bazın eşlenik asidi ile asidin eşlenik bazı arasındaki bir asit-baz tepkimesidir. Yukarıdaki örnekte asetat, ters reaksiyonun tabanıdır ve hidronyum iyonu asittir.

${\displaystyle {\ce {H3O ^{+}+ CH3 COO- <=> CH3 COOH + H2O}}}$

Brønsted-Lowry teorisinin gücü, Arrhenius teorisinin aksine, ayrışması için bir asit gerektirmemesidir.

amfoterik maddeler

Suyun amfoterik doğası

Brønsted-Lowry teorisinin özü, bir asidin yalnızca bir baz ile ilişkili olarak var olduğu ve bunun tersi olduğudur . Su, asit veya baz olarak hareket edebildiği için amfoteriktir . Sağda gösterilen resimde, bir H ₂ O molekülü baz görevi görür ve H ⁺ alarak H ₃ O ^{+ olur} , diğeri ise asit görevi görür ve H ⁺ kaybederek OH ^{− olur} .

Başka bir örnek, alüminyum hidroksit , Al(OH) ₃ gibi maddelerle sağlanır .

${\displaystyle {\ce {Al (OH)3 + OH- <=> Al(OH)^{-}4}}}$, asit görevi gören

${\displaystyle {\ce {3H+ + Al (OH)3<=> 3H2O + Al^{3+}(sulu)}}}$, taban görevi gören

Susuz çözümler

Hidrojen iyonu veya hidronyum iyonu, sulu çözeltilerde bir Brønsted-Lowry asididir ve hidroksit iyonu, kendi kendine ayrışma reaksiyonu sayesinde bir bazdır.

${\displaystyle {\ce {H2O + H2O <=> H3O+ + OH-}}}$

Sıvı amonyakta benzer bir reaksiyon meydana gelir.

${\displaystyle {\ce {NH3 + NH3 <=> NH4+ + NH2^{-}}}}$

Böylece, amonyum iyonu, NH⁺
₄, sıvı amonyakta sudaki hidronyum iyonu ve amid iyonu NH ile aynı rolü oynar.^-
₂, hidroksit iyonuna benzer. Amonyum tuzları asit, amidler baz gibi davranır.

Bazı susuz çözücüler, Brønsted-Lowry asitlerine göre baz, yani proton alıcısı gibi davranabilir.

${\displaystyle {\ce {HA + S <=> A- + SH+}}}$

burada S bir çözücü molekülü temsil eder. En önemli olan çözücülerdir dimetilsülfoksit , DMSO, ve asetonitril , CH ₃ bu Çözücüler yaygın olarak ölçmek için kullanılmaktadır gibi, CN asit ayrışma sabitleri organik moleküllerin. DMSO lH daha güçlü bir proton kabul edici için ₂ O asit su içinde daha bu çözücü içinde güçlü bir asit olur. Aslında, birçok molekül sulu çözeltide bunu yapmayan sulu olmayan çözeltide asit gibi davranır. Bir protonun bir CH bağından çıkarıldığı karbon asitlerinde aşırı bir durum meydana gelir .

Bazı susuz çözücüler asit gibi davranabilir. Asidik bir çözücü, içinde çözünen maddelerin bazlığını artıracaktır. Örneğin, bileşik, CH ₃ COOH olarak da bilinir , asetik asit , çünkü su içinde asidik davranış. Ancak çok daha asidik bir çözücü olan sıvı hidrojen klorürde baz gibi davranır .

${\displaystyle {\ce {HCl + CH3COOH <=> Cl- + CH3C(OH)2+}}}$

Lewis asit-baz teorisi ile karşılaştırma

Brønsted ve Lowry'nin teorilerini yayınladıkları aynı yıl, GN Lewis alternatif bir asit-baz reaksiyonları teorisi önerdi. Lewis teorisi elektronik yapıya dayanmaktadır . Bir Lewis bazı , bir elektron çiftini kabul edebilen bir bileşik olan bir Lewis asidine bir elektron çifti bağışlayabilen bir bileşik olarak tanımlanır . Lewis'in önerisi, Brønsted-Lowry sınıflandırmasına elektronik yapı açısından bir açıklama getiriyor.

${\displaystyle {\ce {HA + B <=> A- + BH+}}}$

Bu temsilde hem baz B hem de eşlenik baz A ^- , yalnız bir çift elektron taşırken gösterilir ve bir Lewis asidi olan proton bunlar arasında transfer edilir.

Amonyak ve bor triflorür eklentisi

Lewis daha sonra, "Asit grubunu hidrojen içeren maddelerle sınırlamak, sistematik kimya anlayışına, oksitleyici ajan teriminin oksijen içeren maddelerle sınırlandırılması kadar ciddi şekilde müdahale eder" diye yazdı . Lewis teori, bir asit, bir, ve bir baz, B : elektron çifti oluşturmak için kullanılan bir ek madde, AB, meydana -e halinde kovalent bir bağ katkı maddesi H oluşumu ile gösterilmiş olup, A ve B This arasında ₃ N-BF ₃ den amonyak ve boron triflorid , çünkü bor triflorür reaksiyona girer şiddetle bir hidroliz reaksiyonunda su ile sulu çözelti içinde olamaz bir reaksiyon.

${\displaystyle {\ce {BF3 + 3H2O -> B (OH)3 + 3HF}}}$

${\displaystyle {\ce {HF <=> H+ + F-}}}$

Bu reaksiyonlar, BF _3'ün hem Lewis hem de Brønsted-Lowry sınıflandırmalarında bir asit olduğunu gösterir ve her iki teori arasındaki tutarlılığı vurgular.

Borik asit , reaksiyon sayesinde bir Lewis asidi olarak tanınır.

${\displaystyle {\ce {B(OH)3 + H2O <=> B(OH)4- + H+}}}$

Bu durumda asit ayrışmaz, ayrışan bazdır, H ₂ O'dur. Bir B(OH) ₃ çözeltisi asidiktir çünkü bu reaksiyonda hidrojen iyonları serbest kalır.

Seyreltik sulu amonyak çözeltilerinin ihmal edilebilir miktarlarda amonyum iyonu içerdiğine dair güçlü kanıtlar vardır.

${\displaystyle {\ce {H2O + NH3 -> OH- + NH+4}}}$

ve amonyak suda çözündüğünde bir Lewis bazı olarak işlev görür.

Lux-Flood teorisi ile karşılaştırma

Katı veya sıvı haldeki oksitler arasındaki reaksiyonlar Brønsted-Lowry teorisine dahil değildir. Örneğin, reaksiyon

${\displaystyle {\ce {2MgO + SiO2 -> Mg2 SiO4}}}$

Asit ve bazların Brønsted-Lowry tanımının kapsamına girmez. Öte yandan, magnezyum oksit , sulu bir asit çözeltisi ile reaksiyona girdiğinde baz görevi görür.

${\displaystyle {\ce {2H+ + MgO(s) -> Mg^{2+}(sulu) + 2H2O}}}$

Çözünmüş SiO ₂ Bronsted-Lowry anlamda bir zayıf asit olduğu tahmin edilmiştir.

${\displaystyle {\ce {SiO2(ler) + 2H2O <=> Si(OH)4 (çözelti)}}}$

${\displaystyle {\ce {Si(OH)4 <=> Si(OH)3O- + H+}}}$

Göre Lux-Sel teori MgO ve SiO gibi bileşikler ₂ katı halde asitler veya bazlar gibi sınıflandırılabilir. Örneğin, maden olivin asidik oksit, silika, SiO ile, bazik bir oksit, MgO bir bileşik olarak kabul edilebilir ₂ . Bu sınıflandırma jeokimyada önemlidir .

Referanslar