Ao final desta seção, você será capaz de:
- Identificar ácidos, bases, e o conjugado de ácido-base, de pares, de acordo com o Brønsted-Lowry definição
- Escrever equações do ácido e da base de dados de ionização reações
- Use os iões-produto constante de água para calcular um hidrônio e hidróxido de iões de concentrações
- Descrever o ácido-base do comportamento de amphiprotic substâncias
O ácido-base a reação da classe foi estudado por algum tempo., Em 1680, Robert Boyle relatou traços de soluções ácidas que incluíam sua capacidade de dissolver muitas substâncias, mudar as cores de certos corantes naturais, e perder esses traços depois de entrar em contato com soluções alcalinas (base). No século XVIII, reconheceu-se que os ácidos têm um sabor azedo, reagem com calcário para libertar uma substância gasosa (agora conhecida como CO2), e interagem com álcalis para formar substâncias neutras., Em 1815, Humphry Davy contribuiu grandemente para o desenvolvimento do conceito moderno de ácido-base, demonstrando que o hidrogênio é o constituinte essencial dos ácidos. Nessa mesma época, Joseph Louis Gay-Lussac concluiu que os ácidos são substâncias que podem neutralizar bases e que essas duas classes de substâncias podem ser definidas apenas em termos um do outro., O significado do hidrogênio foi novamente enfatizado em 1884 quando Svante Arrhenius definiu um ácido como um composto que se dissolve em água para produzir catiões de hidrogênio (agora reconhecidos como íons hidrônicos) e uma base como um composto que se dissolve em água para produzir aniões de hidróxido.Johannes Brønsted and Thomas Lowry proposed a more general description in 1923 in which acids and bases were defined in terms of the transfer of hydrogen ions, H+., Um composto que doa um próton a outro composto é chamado de ácido Brønsted-Lowry, e um composto que aceita um próton é chamado de base Brønsted-Lowry. Uma reação ácido-base é, assim, a transferência de um próton de um doador (ácido) para um aceitador (base).
O conceito de pares conjugados é útil na descrição de reações ácido-base Brønsted-Lowry (e outras reações reversíveis, também)., Quando um ácido Doa H+, A espécie que permanece é chamada de base conjugada do ácido porque reage como um aceitador de prótons na reação reversa. Da mesma forma, quando uma base aceita H+, ela é convertida em seu ácido conjugado. A reacção entre a água e o amoníaco ilustra esta ideia. Na direção da frente, a água atua como um ácido, doando um próton à amônia e, posteriormente, tornando− se um íon hidróxido, OH -, a base conjugada da água. A amônia atua como uma base na aceitação deste próton, tornando-se um íon amônio, NH4+,NH4+, o ácido conjugado de amônia., Na direção inversa, um íon hidróxido atua como uma base na aceitação de um próton do íon amônio, que atua como um ácido.
a reacção entre um ácido Brønsted-Lowry e a água é chamada ionização ácida. Por exemplo, quando o fluoreto de hidrogênio se dissolve em água e ioniza, prótons são transferidos de moléculas de fluoreto de hidrogênio para moléculas de água, produzindo íons de hidrônio e íons de fluoreto:
ionização Base de uma espécie ocorre quando Aceita prótons de moléculas de água., No exemplo abaixo, nucleotides moléculas, C5NH5, submeter-se da base de dados de ionização quando dissolvido em água, produzindo hidróxido de pyridinium íons:
O anterior ionização reações sugerem que a água pode funcionar como uma base, como em sua reação com fluoreto de hidrogênio) e um ácido (como na reação com a amônia). Espécies capazes de doar ou aceitar prótons são chamados amphiprotric, ou, mais geralmente, anfotéricos, um termo que pode ser usado para ácidos e bases por definições diferente de Brønsted-Lowry um., As equações abaixo mostram duas possibilidades de ácido-base reacções de dois amphiprotic espécies, bicarbonato de íons e água:
A primeira equação representa a reação do bicarbonato como um ácido com água como base, enquanto a segunda representa a reação do bicarbonato como uma base com água, como um ácido., Quando o bicarbonato é adicionado à água, ambos os equilíbrios são estabelecidos simultaneamente e a composição da solução resultante pode ser determinada através de cálculos de equilíbrio adequados, como descrito mais adiante neste capítulo.
No estado líquido, as moléculas de um amphiprotic substância pode reagir com o outro como ilustrado para a água nas equações abaixo:
O processo no qual moléculas reagem para produzir íons é chamado autoionization., A água líquida sofre autoionização em uma extensão muito pequena; a 25 °C, aproximadamente duas de cada bilhão de moléculas de água são ionizadas. A medida da água autoionization processo é refletido no valor da sua constante de equilíbrio, os iões-produto constante da água, Kw:
A ligeira ionização da água pura é refletido em o pequeno valor da constante de equilíbrio; a 25 °C, Kw tem um valor de 1.0 ×× 10-14., O processo é endotérmico, e assim a extensão da ionização e as concentrações resultantes do íon hidrônio e íon hidróxido aumentam com a temperatura. Por exemplo, a 100 ° C, O valor para Kw é de cerca de 5,6 × 10-13, cerca de 50 vezes maior do que o valor a 25 ° c.