ब्रोंस्टेड और लोरी अम्ल-क्षार सिद्धांत को कैसे परिभाषित किया जाता है?

एक पदार्थ जो एक प्रोटॉन दान करने में सक्षम है, एक अम्ल है, जबकि जो एक प्रोटॉन प्राप्त करता है वह एक आधार है। अम्ल और क्षार की यह बहुत ही सामान्य परिभाषा रसायनशास्त्री जे.एन. ब्रोंस्टेड और टी.एम. 1923 में लोरी, एच की स्थानांतरण अवधारणा के आधार पर⁺ एक अम्ल-क्षार प्रतिक्रिया में।

अरहेनियस परिभाषित प्रोटॉन एच⁺ पृथक प्रजातियों के रूप में, हालांकि आज यह ज्ञात है कि समाधान में उनका पानी के अणुओं के साथ उच्च आकर्षण है और हाइड्रोनियम आयन (\({H_3}{O^ +}\)) बना रहे हैं। इन दो अवधारणाओं के आधार पर हम एक ज्ञात अम्ल-क्षार प्रतिक्रिया का पता लगाते हैं:

\(H{C_2}{H_3}{O_2}_{\बाएं( {ac} \दाएं)} + {H_2}{O_{\बाएं( l \दाएं)}} \बायां तीर {C_2}{H_3}{O_2 }{^ –{\बाएं( {एसी} \दाएं)}} + \;{H_3}{O^ + _{\बाएं( {एसी} \दाएं)}\)

इस मामले में, एसिटिक एसिड वह है जो एक अम्लीय हाइड्रोजन दान करता है जबकि पानी एक आधार के रूप में कार्य करता है, दान किए गए प्रोटॉन को लेता है। बदले में, दो नई आयनिक प्रजातियां बनती हैं, जो अम्ल और अम्ल और क्षार के संयुग्मित आधार हैं जिनसे वे आए थे। इस मामले में, प्रजाति \({C_2}{H_3}{O_2}^ - \) एसिटिक एसिड का संयुग्म आधार है जबकि \({H_3}{O^ + }\) पानी का संयुग्मित एसिड है। इसलिए, संयुग्म एसिड-बेस जोड़ी केवल एक अम्लीय हाइड्रोजन की उपस्थिति में भिन्न होती है और इसके अलावा, यह आधार है कि प्रत्येक एसिड का संयुग्म आधार होता है और इसके विपरीत।

अब आइए निम्नलिखित प्रतिक्रिया की समीक्षा करें:

\(N{H_3}_{\left( {ac} \right)} + {H_2}{O_{\left( l \right)}} \leftarrow N{H_4}{^ + {\left( {ac }) \right)}} + \;O{H^ – _{\left( {ac} \right)}\)

इस मामले में, हमारे पास एक संयुग्मित अम्ल-क्षार युग्म है जो क्रमशः पानी और हाइड्रॉक्सिल आयन है, और एक क्षार, अमोनिया, इसकी संयुग्मित जोड़ी के साथ, अम्ल वर्ण \(N{H_4}^ + \) की प्रजाति है।

अब, आप सोच रहे होंगे कि ऐसा कैसे हो सकता है कि पानी अम्ल और क्षार दोनों के रूप में कार्य करता है? उस क्षमता को एम्फ़ोटेरिज्म के रूप में जाना जाता है। अर्थात्, एक पदार्थ जो दोनों तरीकों से कार्य कर सकता है, इस पर निर्भर करता है कि यह किसके साथ संयुक्त है, एक उभयचर पदार्थ है।

जिस तरह हम संयुग्म जोड़े को परिभाषित करते हैं, उनके पास एक विशिष्ट विशेषता होती है: जोड़ी में एसिड की अधिक अम्लीय शक्ति होती है, मूल शक्ति कम होती है। इसका संयुग्म आधार होगा, और यह आधारों के मामले के अनुरूप है, आधार की मूलभूतता जितनी अधिक होगी, इसकी संयुग्म जोड़ी की ताकत कम हो जाएगी अम्ल। वे सोचेंगे कि हम किस बल की बात कर रहे हैं?

ठीक है, जब एक एसिड मजबूत होता है तो हम एक ऐसी प्रजाति के बारे में बात कर रहे हैं जो अम्लीय हाइड्रोजन को पूरी तरह से दान करने में सक्षम है, अपने सभी प्रोटॉन को पानी में स्थानांतरित कर देती है और पूरी तरह से अलग हो जाती है। अन्यथा, कमजोर एसिड आंशिक रूप से जलीय घोल में आयनित होते हैं, इसका तात्पर्य है कि एसिड का हिस्सा अलग-अलग प्रजातियों के रूप में पाया जाएगा और भाग इसकी संरचना को बनाए रखेगा। आइए निम्नलिखित विशिष्ट उदाहरण देखें:

\(HC{l_{\बाएं( g \दाएं)}} + {H_2}{O_{\बाएं( l \दाएं)}} \to C{l^ – }} _{\बाएं( {ac} \दाएं) } + \;{H_3}{O^ + _{\बाएं( {एसी} \दाएं)}\)

यह एक मजबूत अम्ल है, क्योंकि यह पूरी तरह से अलग हो जाता है, और इसी तरह सोडियम हाइड्रॉक्साइड के साथ होता है, जो एक मजबूत आधार है:

\(NaO{H_{\बाएं( s \दाएं)}} \to N{a^ + }} _{\बाएं( {ac} \दाएं)} + \;O{H^ – }} _{\बाएं ( { एसी} \ दाएं)} \)

यदि हम जलीय घोल में एसिटिक एसिड की प्रतिक्रिया का पता लगाते हैं, तो हम ध्यान दें कि प्रजातियों के बीच एक संतुलन है, क्योंकि पृथक्करण नहीं है। पूर्ण और, इसलिए, एक थर्मोडायनामिक अम्लता स्थिरांक है जो प्रक्रिया को नियंत्रित करता है, जिसे की गतिविधियों के एक कार्य के रूप में व्यक्त किया जाता है प्रजातियाँ; हालाँकि, तनु विलयनों में, मोलर सांद्रता के माध्यम से इसका अनुमान लगाया जा सकता है:

\(Ka = \frac{{\बाएं[ {{C_2}{H_3}{O_2}^ – } \दाएं]\बाएं[ {{H_3}{O^ + }} \दाएं]}}{{\बाएं[ {एच{C_2}{H_3}{O_2}} \दाएं]}}\)

जबकि कमजोर आधारों के मामले में हम उस डिग्री का वर्णन कर सकते हैं जिसके आधार पर कहा गया है कि अगर हम इसकी मूलभूतता के थर्मोडायनामिक स्थिरांक के बारे में बात करते हैं, तो यह अमोनिया का मामला है:

\(Kb = \frac{{\बाएँ[ {N{H_4}^ + } \दाएँ]\बाएँ [ {O{H^ – }} \दाएँ]}}{{\बाएँ [ {N{H_3}} \ सही]}}\)

इन स्थिरांकों को संदर्भ तापमान पर सारणीबद्ध किया जाता है, जबकि एक ग्रंथ सूची भी होती है जो कुछ यौगिकों की अम्लता या बुनियादीता के स्तर को इंगित करती है।

अंत में, हम पानी के स्व-आयनीकरण का उल्लेख करेंगे, जैसा कि हमने पहले ही देखा है, पानी में एक आधार और एक संयुग्मित अम्ल दोनों होते हैं, जो इस घटना को इसकी आयनीकरण प्रतिक्रिया में वर्णित करने में सक्षम होते हैं:

\(2{H_2}{O_{\बाएं( l \दाएं)}} \बाएं दाएं तीर \) \(O{H^ – } _{\बाएं( {एसी} \दाएं)} + {H_3}{O^ + _{\बाएं( {एसी} \दाएं)}\)

हम इस प्रक्रिया को परिभाषित कर सकते हैं जैसा कि हमने पहले शामिल निरंतर के माध्यम से किया था, जो होगा:

\(Kc = \frac{{\बाएं[ {{H_3}{O^ + }} \दाएं]\बाएं[ {O{H^ - }} \दाएं]}}{{{\बाएं[ {{H_2) }ओ} \दाएं]}^2}}}\)

गणितीय व्यवस्था का सहारा लेते हुए हम पानी के आयनिक उत्पाद को निम्नलिखित स्थिरांक के रूप में व्यक्त कर सकते हैं:

\(Kw = \बायाँ [ {{H_3}{O^ + }} \दाएँ]\बाएँ [ {O{H^ – }} \दाएँ]\)

25ºC पर जिसका मान स्थिर है और है: 1×10-14, जिसका अर्थ है कि, यदि समाधान तटस्थ है, अर्थात बराबर है क्षार की तुलना में अम्ल की मात्रा, आयनिक प्रजातियों की प्रत्येक सांद्रता होगी: 1×10-7 mol/L।