คำจำกัดความของทฤษฎีบรอนสเตดและโลว์รีและแรงกรด-เบส

Arrhenius กำหนดโปรตอน H⁺ เป็นพันธุ์ที่แยกได้ แม้ว่าปัจจุบันจะทราบกันว่าใน สารละลาย พวกเขามีสูง สถานที่ท่องเที่ยว ด้วยโมเลกุลของ น้ำ และพบว่าเกิดไฮโดรเนียมไอออน (H₃หรือ⁺). จากแนวคิดเหล่านี้ เราแสดงให้เห็นจากปฏิกิริยากรด-เบสที่อ้างถึงน้ำส้มสายชู โดยกรดอะซิติกเจือจางในน้ำ:

ค₂ ชม₃ หรือ_2(ค)+ โฮ₂ หรือ_(ล) ↔ ค₂ ชม₃ หรือ₂^-_(ค)+ โฮ₃ หรือ⁺_(ค)

ในกรณีนี้ กรดอะซิติกคือผู้บริจาคไฮโดรเจนที่เป็นกรดในขณะที่น้ำทำหน้าที่เป็นฐานในการรับโปรตอนที่ได้รับบริจาค ในทางกลับกัน สองชนิดไอออนิกใหม่จะถูกสร้างขึ้น ซึ่งเป็นกรดคอนจูเกตและเบสของกรดและเบสที่มา ในกรณีนี้ สายพันธุ์ ค₂ ชม₃ หรือ₂^- เป็นเบสคอนจูเกตของกรดอะซิติกในขณะที่H₃ หรือ⁺ มันเป็นกรดคอนจูเกตของน้ำ ดังนั้นคู่กรด-เบสที่คอนจูเกตจะแตกต่างกันเมื่อมีไฮโดรเจนที่เป็นกรดเท่านั้น และยิ่งไปกว่านั้น สมมติฐานที่ว่ากรดทุกชนิดมีเบสคอนจูเกตและในทางกลับกันก็เป็นไปตามเงื่อนไข

คราวนี้มาทบทวนปฏิกิริยาต่อไปนี้กัน:

NH_3(ค)+ โฮ₂ หรือ_(ล)NH₄⁺_(ค)+ โอ้^-_(ค)

ในกรณีนี้ เรามีคู่กรด-เบสคอนจูเกตที่เป็นน้ำและไฮดรอกซิลไอออนตามลำดับ และเบสคือแอมโมเนียที่มีคู่คอนจูเกตเป็นกรด NH₄⁺.

ตอนนี้คุณอาจสงสัยว่าน้ำทำหน้าที่เป็นทั้งกรดและด่างได้อย่างไร ความสามารถ เป็นที่รู้จักกันในชื่อ amphotericism นั้นก็คือ สาร ซึ่งสามารถกระทำได้ทั้งสองแบบขึ้นอยู่กับว่ารวมกับใครเป็นสารแอมโฟเทอริก

เช่นเดียวกับที่เรากำหนดคู่คอนจูเกต พวกเขามีลักษณะเฉพาะ: ยิ่ง ความแข็งแกร่ง กรดมีกรดของคู่ แรงพื้นฐานที่ต่ำกว่าจะมีเบสคอนจูเกต และคล้ายกับกรณีของ ฐาน ยิ่งฐานมีแรงพื้นฐานมาก คู่คอนจูเกตของมันจะลดแรงของ กรด. คุณอาจสงสัยว่าเรากำลังพูดถึงพลังอะไร?

เมื่อกรดมีความเข้มข้น เรากำลังพูดถึงสปีชีส์ที่สามารถบริจาคไฮโดรเจนที่เป็นกรดได้อย่างสมบูรณ์ ถ่ายโอนโปรตอนทั้งหมดไปยังน้ำ และแยกตัวออกจากตัวมันเองโดยสิ้นเชิง มิฉะนั้น กรดอ่อนจะเป็นกรดที่แตกตัวเป็นไอออนบางส่วนในสารละลายในน้ำ ซึ่งหมายความว่าส่วนหนึ่งของกรดจะถูกพบเป็นสปีชีส์ที่แยกตัวออกและบางส่วนจะคงโครงสร้างไว้ ลองดูตัวอย่างทั่วไปต่อไปนี้:

HCl_(NS)+ โฮ₂ หรือ_(ล)→ Cl^-_(ค)+ โฮ₃ หรือ⁺_(ค)

นี่คือกรดแก่เพราะมันแยกตัวออกอย่างสมบูรณ์และในทำนองเดียวกันเกิดขึ้นกับโซเดียมไฮดรอกไซด์ซึ่งเป็นเบสแก่:

NaOH_(NS)→ นา⁺_(ค)+ โอ้^-_(ค)

หากเราจำปฏิกิริยาของกรดอะซิติกในสารละลายในน้ำ เราจะสังเกตว่ามี a สมดุล ระหว่างสปีชีส์ เนื่องจากการแยกตัวไม่สมบูรณ์ จึงมีค่าความเป็นกรดคงที่ อุณหพลศาสตร์ ที่ควบคุมกระบวนการซึ่งแสดงออกในแง่ของกิจกรรมของสายพันธุ์ อย่างไรก็ตาม ในสารละลายเจือจาง สามารถประเมินได้จากความเข้มข้นของโมล:

กะ = C₂ ชม₃ หรือ₂^-ชม₃ หรือ⁺/HC₂ ชม₃ หรือ₂

ในกรณีของเบสอ่อน เราสามารถอธิบายระดับที่เบสดังกล่าวถูกแตกตัวเป็นไอออนได้ หากเราพูดถึงค่าคงที่ทางอุณหพลศาสตร์ของเบส เช่นกรณีของแอมโมเนีย:

Kb = NH₄⁺โอ้^-/NH₃

ค่าคงที่เหล่านี้จัดทำเป็นตารางที่อุณหภูมิอ้างอิง ในขณะที่ยังมีบรรณานุกรมที่ระบุระดับความเป็นกรดหรือความเป็นด่างของสารประกอบบางชนิด

สุดท้าย เราจะพูดถึงการทำให้เป็นอัตโนมัติของน้ำ ดังที่เราได้เห็นแล้ว น้ำมีทั้งกรดเบสและกรดคอนจูเกต ซึ่งสามารถอธิบายปรากฏการณ์นี้ในปฏิกิริยาไอออไนเซชันได้:

2H₂ หรือ_(ล)↔ OH^-_(ค)+ โฮ₃ หรือ⁺_(ค)

เราสามารถกำหนดกระบวนการนี้ดังที่เราทำก่อนหน้านี้ผ่านค่าคงที่ที่เกี่ยวข้อง ซึ่งจะเป็น:

Kc = H₃ หรือ⁺โอ้^-/ ชม₂ หรือ²

การใช้การจัดเรียงทางคณิตศาสตร์ เราสามารถแสดงผลิตภัณฑ์ไอออนิกของน้ำเป็นค่าคงที่ต่อไปนี้:

กิโลวัตต์ = H₃ หรือ⁺โอ้^-

ค่าของใครที่ 25ºC เป็นค่าคงที่และเป็น 1x10-14 ซึ่งหมายความว่าถ้าสารละลายเป็นกลางก็หมายความว่าเท่ากับ ปริมาณกรดที่เบสแต่ละความเข้มข้นของไอออนิกจะเป็น: 1x10-7 โมล / แอล

หัวข้อในทฤษฎีบรอนสเต็ดและโลว์รีและพลังกรด-เบส