Brønsted ve Lowry Asit-Baz teorisi nasıl tanımlanır?

Proton verebilen madde asit, proton alan madde ise bazdır. Asitlerin ve bazların bu çok genel tanımı, kimyagerler J.N. Brønsted ve T.M. 1923'te Lowry, H transfer konseptine dayalı olarak⁺ bir asit-baz reaksiyonunda.

Arrhenius tanımlı protonlar H⁺ İzole edilmiş türler olarak, günümüzde çözeltide su molekülleri ile yüksek bir çekime sahip oldukları ve hidronyum iyonları oluşturdukları (\({H_3}{O^ + }\)) bilinmesine rağmen. Bu iki konsepte dayanarak, bilinen bir asit-baz reaksiyonunu keşfediyoruz:

\(H{C_2}{H_3}{O_2}_{\left( {ac} \right)} + {H_2}{O_{\left( l \right)}} \leftrightarrow {C_2}{H_3}{O_2 }{^ –{\left( {ac} \sağ)}} + \;{H_3}{O^ + }_{\left( {ac} \sağ)}\)

Bu durumda, asetik asit, asidik bir hidrojen verirken, su bağışlanan protonu alarak bir baz görevi görür. Sırasıyla, asitler ve geldikleri asit ve bazların eşlenik bazları olan iki yeni iyonik tür oluşur. Bu durumda, \({C_2}{H_3}{O_2}^ – \) türü asetik asidin eşlenik bazı iken, \({H_3}{O^ + }\) türü suyun eşlenik asididir. Bu nedenle, eşlenik asit-baz çifti yalnızca asidik bir hidrojenin mevcudiyetinde farklılık gösterir ve ayrıca her asidin eşlenik bazına sahip olduğu ve bunun tersinin de geçerli olduğu öncülü yerine getirilir.

Şimdi aşağıdaki reaksiyonu gözden geçirelim:

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

Bu durumda, sırasıyla su ve hidroksil iyonu olan bir eşlenik asit-baz çiftimiz ve eşlenik çifti olan asit karakterli \(N{H_4}^ + \) türüyle bir baz, amonyak var.

Şimdi, suyun nasıl hem asit hem de baz gibi davrandığını merak edebilirsiniz. Bu yetenek amfoterizm olarak bilinir. Yani kimle birleştiğine bağlı olarak her iki şekilde de hareket edebilen bir madde, amfoterik bir maddedir.

Tıpkı eşlenik çiftleri tanımladığımız gibi, tuhaf bir karakteristikleri vardır: çiftteki asidin asidik gücü ne kadar fazlaysa, temel gücü o kadar düşüktür. eşlenik bazına sahip olacak ve bazların durumuna benzer, bazın sahip olduğu bazlık kuvveti ne kadar büyükse, eşlenik çifti tabanın gücünü azaltacaktır. asit. Hangi güçten bahsettiğimizi merak edecekler.

Öyleyse, bir asit güçlü olduğunda, asidik hidrojeni tamamen bağışlayabilen, tüm protonlarını suya aktarabilen ve tamamen ayrışan bir türden bahsediyoruz. Aksi takdirde, zayıf asitler sulu çözeltide kısmen iyonize edilir, bu, asidin bir kısmının ayrışmış türler olarak bulunacağı ve bir kısmının yapısını koruyacağı anlamına gelir. Aşağıdaki tipik örneklere bakalım:

\(HC{l_{\left( g \right)}} + {H_2}{O_{\left( l \right)}} \to C{l^ – }_{\left( {ac} \right) } + \;{H_3}{O^ + }_{\left( {ac} \sağ)}\)

Bu tamamen ayrıştığı için güçlü bir asittir ve benzer şekilde güçlü bir baz olan sodyum hidroksit ile oluşur:

\(NaO{H_{\left( s \right)}} \to N{a^ + }_{\left( {ac} \right)} + \;O{H^ – }_{\left( { ac} \sağ)}\)

Asetik asidin sulu çözeltideki reaksiyonunu incelersek, ayrışma olmadığı için türler arasında bir denge olduğunu not ederiz. tamamlanır ve bu nedenle, prosesi yöneten ve prosesin aktivitelerinin bir fonksiyonu olarak ifade edilen bir termodinamik asitlik sabiti vardır. türler; ancak seyreltik solüsyonlarda molar konsantrasyonlar aracılığıyla tahmin edilebilir:

\(Ka = \frac{{\left[ {{C_2}{H_3}{O_2}^ – } \sağ]\left[ {{H_3}{O^ + }} \sağ]}}{{\left[ {H{C_2}{H_3}{O_2}} \sağ]}}\)

Zayıf bazlar söz konusu olduğunda, termodinamik bazlık sabitinden bahsedersek, söz konusu bazın iyonlaşma derecesini tanımlayabiliriz, amonyak için durum böyledir:

\(Kb = \frac{{\left[ {N{H_4}^ + } \sağ]\left[ {O{H^ – }} \sağ]}}{{\left[ {N{H_3}} \ Sağ]}}\)

Bu sabitler, referans sıcaklıklarda tablo haline getirilirken, belirli bileşiklerin asitlik veya bazlık seviyesini gösteren bir kaynakça da vardır.

Son olarak, daha önce gördüğümüz gibi, suyun kendi kendine iyonlaşmasına atıfta bulunacağız, suyun hem bir bazı hem de bir eşlenik asidi vardır, bu fenomeni iyonlaşma reaksiyonunda açıklayabiliriz:

\(2{H_2}{O_{\left( l \right)}} \leftrightarrow \) \(O{H^ – }_{\left( {ac} \right)} + {H_3}{O^ + _{\sol( {ac} \sağ)}\)

Bu süreci, daha önce yaptığımız gibi ilgili sabit aracılığıyla tanımlayabiliriz, bu şöyle olur:

\(Kc = \frac{{\left[ {{H_3}{O^ + }} \sağ]\left[ {O{H^ – }} \sağ]}}{{{{\left[ {{H_2) }O} \sağ]}^2}}}\)

Matematiksel bir düzenlemeye başvurarak, suyun iyonik ürününü aşağıdaki sabit olarak ifade edebiliriz:

\(Kw = \left[ {{H_3}{O^ + }} \sağ]\left[ {O{H^ – }} \sağ]\)

25ºC'deki değeri sabittir ve: 1×10-14'tür, yani, eğer çözüm nötr ise, yani eşittir Asit miktarı baz miktarına göre, iyonik türlerin her birinin derişimi şu şekilde olacaktır: 1×10-7 mol/L.