Упрощенная HTML-версия
12
Поэтому в последние годы становится очевидным стремление к замене классических
представлений на положения протолитической теории.
Протолитическая
теория основана на использовании представлений об особенностях
иона водорода. Катион водорода резко отличается от всех остальных ионов, поскольку он
лишен электронной оболочки. Его размер на пять порядков меньше размера других
ионов, и катион очень подвижен. Согласно протолитической теории к
кислотам
относят вещества, способные
отщеплять протоны,
а к
основаниям
-вещества,
способные
присоединять протоны.
В отличие от классической теории Аррениуса
это деление не связано с применением какого-либо растворителя.
Одновременно с теорией Бренстеда-Лоури была создана
теория Льюиса,
в
соответствии с которой к кислотно-основным взаимодействиям были отнесены все
реакции комплексообразования, основанные на возникновении донорно-акцепторной
связи. Однако с ее помощью оказалось трудным объяснить кислые свойства обычных
протонсодержащих кислот. Теория не имеет количественных критериев, которые
могли бы служить основой для аналитических расчетов кислотно-основных равновесий
(например, для расчета рН). Самая общая из всех теорий кислот и оснований предложена в
1939 г. М.И.Усановичем. Согласно этой теории в классы кислот и оснований попадают все
химические вещества, и любая химическая реакция может быть рассмотрена как
кислотно-основная:
кислотами
по этой теории являются вещества, способные
отщеплять
протоны,
а также вещества, способные
присоединять анионы или электроны;
основания
- это вещества,
отщепляющие электроны или анионы,
а также
присоединяющие катионы.
Теория Льюиса и теория Усановича в аналитической химии не используются.
2.3. Протолитическая теория кислот и оснований.
2.3.2. Основные положения протолитической теории
В протолитической теории
кислоты
-
это
доноры протонов
,
то есть вещества,
отдающие протоны
.
Кислоты обозначаются буквой
А
от английского слова acid - кислота.
Основания
- это
акцепторы протонов
, то есть вещества,
принимающие протон
.
Основания в данной теории обозначаются буквой В от английского слова base - основание.
Если вещество способно быть и донором и акцептором протона, то оно называется
амфолитом.
Протон может выделяться только в том случае, если в химической системе есть
основание, способное присоединить этот протон. Поскольку размеры протона во много
раз меньше размеров других ионов, то он создает вокруг себя электрическое поле
большой интенсивности, в которое втягиваются полярные молекулы воды. Поэтому в
водных растворах не существует свободных протонов: реагируя с молекулами воды, они
образуют
ионы гидроксония Н
3
О
+
.
Процесс отщепления - присоединения протона является обратимым: каждой кислоте
соответствует свое основание и каждому основанию - своя кислота. Эту пару сопряженных
веществ называют
кислотно-основной или протолитической парой.
Каждый отдельный
компонент этой пары называется
протолитом
.
Протолиз
- реакция взаимодействия вещества и растворителя.
Пример:
НСl + H
2
O
Cl¯ + H
3
O
+
. (для сильных кислот реакция не обратима),
HCN + H
2
O
CN¯ + H
3
O
+
. (обратимая реакция, следовательно, наступает
равновесие),
NH
4
+
+ H
2
O
NH
3
+ H
3
O
+
(также обратимая реакция).
Кислота и основание одной протолитической пары называются
сопряженными
протолитами
(сопряженными кислотой и основанием).