Teoria kwasów i zasad Bronsteda Lowry'ego

Identyfikuje teoria Brønsteda-Lowryego kwas-zasada (lub teoria Bronsteda Lowry'ego) mocne i słabe kwasy oraz zasady oparte na tym, czy gatunek przyjmuje, czy przekazuje protony lub H.⁺. Zgodnie z teorią kwas i zasada reagują ze sobą, powodując jego powstawanie baza sprzężona i podstawa do jego utworzenia koniugat kwasu poprzez wymianę protonu. Teorię zaproponowali niezależnie Johannes Nicolaus Brønsted i Thomas Martin Lowry w 1923 roku.

Zasadniczo teoria kwasowo-zasadowa Brønsteda-Lowry'ego jest ogólną postacią teoria Arrheniusa kwasów i zasad. Zgodnie z teorią Arrheniusa kwas Arrheniusa to taki, który może zwiększać jon wodoru (H⁺) w roztworze wodnym, podczas gdy zasada Arrheniusa jest gatunkiem, który może zwiększać jon wodorotlenkowy (OH^-) stężenie w wodzie. Teoria Arrheniusa jest ograniczona, ponieważ identyfikuje tylko reakcje kwasowo-zasadowe w wodzie. Teoria Bronsteda-Lowry'ego jest bardziej ogólną definicją, zdolną do opisania zachowania kwasowo-zasadowego w szerszym zakresie warunków. Niezależnie od rozpuszczalnika reakcja kwasowo-zasadowa Bronsteda-Lowry'ego zachodzi za każdym razem, gdy proton jest przenoszony z jednego reagenta na drugi.

Kluczowe wydarzenia: Teoria kwasowo-zasadowa Brønsteda-Lowry'ego

• Kwas Bronsteda-Lowry'ego jest gatunkiem chemicznym zdolnym do oddania kationu protonowego lub wodorowego.
• Baza Bronsteda-Lowry'ego jest gatunkiem chemicznym zdolnym do przyjęcia protonu. Innymi słowy, jest to gatunek, który ma samotna para elektronów dostępne do wiązania z H.⁺.
• Po przekazaniu przez proton kwasu Bronsteda-Lowry'ego tworzy on koniugatową zasadę. Sprzężony kwas zasady Bronsteda-Lowry'ego powstaje, gdy zaakceptuje proton. Sprzężona para kwas-zasada ma taki sam wzór cząsteczkowy jak oryginalna para kwas-zasada, z tym wyjątkiem, że kwas ma jeszcze jeden H⁺ w porównaniu do sprzężonej zasady.
• Silne kwasy i zasady są zdefiniowane jako związki, które całkowicie jonizują w wodzie lub roztworze wodnym. Słabe kwasy i zasady tylko częściowo dysocjują.
• Zgodnie z tą teorią woda jest amfoteryczna i może działać zarówno jako kwas Bronsteda-Lowry'ego, jak i zasada Bronsteda-Lowry'ego.

W przeciwieństwie do kwasu i zasad Arrheniusa, pary kwas-zasada Bronsteda-Lowry'ego mogą tworzyć się bez odczyn w roztworze wodnym. Na przykład amoniak i chlorowodór mogą reagować z wytworzeniem stałego chlorku amonu zgodnie z następującą reakcją:

NH₃(g) + HCl (g) → NH₄Cl (s)

W tej reakcji kwasem Bronsteda-Lowry'ego jest HCl, ponieważ oddaje on wodór (proton) do NH₃, baza Bronsted-Lowry. Ponieważ reakcja nie zachodzi w wodzie i ponieważ żaden reagent nie tworzy H⁺ lub OH^-, zgodnie z definicją Arrheniusa nie byłaby to reakcja kwasowo-zasadowa.

W reakcji między kwasem chlorowodorowym i wodą łatwo jest zidentyfikować sprzężone pary kwas-zasada:

HCl (aq) + H₂O (l) → H₃O⁺ + Cl^-(aq)

Kwas solny jest Kwas Bronsteda-Lowry'ego, podczas gdy woda jest bazą Bronsted-Lowry. Koniugatem zasadowym dla kwasu chlorowodorowego jest jon chlorkowy, podczas gdy sprzężonym kwasem dla wody jest jon hydroniowy.

Zapytany o określenie, czy reakcja chemiczna obejmuje mocne kwasy lub zasady, czy słabe, pomaga spojrzeć na strzałkę między reagentami a produktami. Silny kwas lub zasada całkowicie dysocjuje na swoje jony, nie pozostawiając żadnych niezdysocjowanych jonów po zakończeniu reakcji. Strzałka zazwyczaj wskazuje od lewej do prawej.

Z drugiej strony słabe kwasy i zasady nie dysocjują całkowicie, więc strzałka reakcji wskazuje zarówno w lewo, jak i w prawo. Wskazuje to na ustanowienie równowagi dynamicznej, w której słaby kwas lub zasada i jej zdysocjowana postać pozostają obecne w roztworze.

Przykład, jeśli dysocjacja słabego kwasu octowego z wytworzeniem jonów hydroniowych i jonów octanowych w wodzie:

CH₃COOH (aq) + H₂O (l) ⇌ H.₃O⁺(aq) + CH₃GRUCHAĆ^-(aq)

W praktyce możesz zostać poproszony o napisanie reakcji, a nie jej przekazanie. Warto pamiętać o skrócie lista silnych kwasów i mocne zasady. Innymi gatunkami zdolnymi do przenoszenia protonów są słabe kwasy i zasady.

Niektóre związki mogą działać jako słaby kwas lub słaba zasada, w zależności od sytuacji. Przykładem jest wodorofosforan, HPO₄^2-, który może działać jako kwas lub zasada w wodzie. Gdy możliwe są różne reakcje, do ustalenia, w którą stronę przebiega reakcja, stosuje się stałe równowagi i pH.