14.1 Brønsted-Lowry Syrer og Baser (Norsk)

syre-base reaksjon klasse har vært studert i ganske lang tid., I 1680, Robert Boyle rapportert trekk av syre løsninger som er inkludert i deres evne til å oppløse mange stoffer, for å endre farger av visse naturlige fargestoffer, og å miste disse egenskapene når du kommer i kontakt med lut (base) løsninger. I det attende århundre, ble anerkjent som syrer har en sur smak, reagerer med kalkstein for å frigjøre en gassformig stoff (nå kjent for å være CO2), og samhandle med lut for å danne nøytrale stoffer., I 1815, Humphry Davy i stor grad bidratt til utviklingen av den moderne syre-base-konseptet ved å demonstrere at hydrogen er en essensiell bestanddel av syrer. Rundt samme tid, Joseph Louis Gay-Lussac konkluderte med at syrer er stoffer som kan nøytralisere baser, og at disse to klassene av stoffer som kan defineres bare i form av hverandre., Betydningen av hydrogen ble understreket igjen i 1884 når Svante Arrhenius definert en syre som et stoff som løser seg opp i vann for å gi hydrogen kationer (nå anerkjent for å være hydronium ioner) og en base som et stoff som løser seg opp i vann for å gi hydroxide anioner.

Johannes Brønsted og Thomas Lowry foreslått en mer generell beskrivelse i 1923 som syrer og baser ble definert i form av overføring av hydrogen ioner, H+., (Merk at disse hydrogen ioner er ofte referert til som protoner, siden det subatomære partikkel er den eneste komponenten av kationer som er avledet fra de mest tallrike isotop av hydrogen, 1T.) Et stoff som donerer et proton til en annen komponent som kalles en Brønsted-Lowry syre, og et stoff som aksepterer et proton er kalt en Brønsted-Lowry base. En syre-base reaksjon er slik overføring av en proton fra en donor (syre) til en akseptor (base).

konseptet av konjugat par er nyttig i å beskrive Brønsted-Lowry syre-base-reaksjoner (og andre reversible reaksjoner, så vel)., Når en syre donerer H+, arter som gjenstår er kalt konjugat base av syre fordi den reagerer som en proton akseptor i motsatt reaksjon. Likeledes, når en base aksepterer H+, konverteres den til sin kobling syre. Reaksjonen mellom vann og ammoniakk illustrerer denne ideen. I retning fremover, vann fungerer som en syre ved å donere et proton til ammoniakk og senere å bli en hydroxide ion, OH−, konjugert base av vann. Den ammoniakk fungerer som en base i å akseptere dette proton, blir en ammonium-ion -, NH4+,NH4+, konjugert syre av ammoniakk., I motsatt retning, en hydroxide ion fungerer som en base i å akseptere en proton fra ammonium-ion, som fungerer som en syre.

reaksjonen mellom en Brønsted-Lowry syre og vann kalles syre ionisering. For eksempel, når hydrogen fluor oppløses i vann og ionizes, protoner er overført fra hydrogen fluor molekyler til vannmolekyler, som gir hydronium ioner og fluor ioner:

Base ionisering av en art oppstår når det aksepterer protoner fra vann molekyler., I eksempelet nedenfor, pyridine-molekyler, C5NH5, gjennomgå base ionisering når det løses i vann, noe som hydroksid og pyridinium ioner:

De foregående ionisering reaksjoner tyder på at vann kan fungere som både en base (som i sin reaksjon med hydrogen fluor) og en syre (som i sin reaksjon med ammoniakk). Arter i stand til enten å gi eller ta imot protoner er kalt amphiprotric, eller mer generelt, amphoteric, et begrep som kan brukes for syrer og baser per definisjoner andre enn Brønsted-Lowry en., Ligningene nedenfor viser to mulige syre-base-reaksjoner for to amphiprotic arter, bicarbonate ion og vann:

Den første ligningen representerer reaksjon av bikarbonat, som er en syre med vann som en base, mens den andre representerer reaksjon av bikarbonat som en base med vann som en syre., Når bicarbonate er lagt til vann, begge disse likevekter er etablert samtidig, og sammensetningen av den resulterende løsningen kan være bestemt gjennom passende likevekt beregninger, som beskrevet senere i dette kapitlet.

I flytende form, molekyler av en amphiprotic stoff som kan reagere med hverandre som vist for vann i ligningene nedenfor:

Den prosessen hvor som molekyler reagerer med å gi ioner kalles autoionization., Væske-vann gjennomgår autoionization til en svært liten grad; ved 25 °C, omtrent to av hver milliarder vannmolekylene er ionisert. Omfanget av vann autoionization prosessen er reflektert i verdien av dens likevekt konstant, ion-produkt konstant for vann, Kw:

liten ionisering av rent vann er reflektert i den lille verdien av likevekt konstant; ved 25 °C, Kw har en verdi på 1,0 ×× 10-14., Prosessen er endothermic, og så omfanget av ionisering og den resulterende konsentrasjoner av hydronium ion og hydroxide ion øker med temperaturen. For eksempel, ved 100 °C, verdi for Kw er om 5.6 ×× 10-13, omtrent 50 ganger større enn verdien ved 25 °C.