Până la sfârșitul acestei secțiuni, veți fi capabili să:
- Identificați acizi, baze, și conjugat cu acid-bază perechi potrivit Brønsted-Lowry definiție
- Scrie ecuațiile de acid și de bază reacții de ionizare
- Utilizați ion-produs constant de apă pentru a calcula hydronium și hidroxid de concentrațiile ionilor de
- Descrie acid-bază comportamentul de amphiprotic substanțe
acid-bază clasa de reactie a fost studiat de ceva timp., În 1680, Robert Boyle a raportat trăsături ale soluțiilor acide care includeau capacitatea lor de a dizolva multe substanțe, de a schimba culorile anumitor coloranți naturali și de a pierde aceste trăsături după ce au intrat în contact cu soluții alcaline (de bază). În secolul al XVIII-lea, sa recunoscut că acizii au un gust acru, reacționează cu calcarul pentru a elibera o substanță gazoasă (acum cunoscută a fi CO2) și interacționează cu alcalii pentru a forma substanțe neutre., În 1815, Humphry Davy a contribuit foarte mult la dezvoltarea conceptului acido-bazic modern, demonstrând că hidrogenul este constituentul esențial al acizilor. Cam în același timp, Joseph Louis Gay-Lussac a concluzionat că acizii sunt substanțe care pot neutraliza bazele și că aceste două clase de substanțe pot fi definite numai în termeni unul de celălalt., Semnificația de hidrogen a fost subliniat în 1884, când Svante Arrhenius definit un acid ca un compus care se dizolvă în apă să cedeze cationi de hidrogen (acum recunoscut a fi hydronium ioni) și o bază ca un compus care se dizolvă în apă pentru a randamentului de hidroxid de anioni.Johannes Brønsted și Thomas Lowry au propus o descriere mai generală în 1923 în care acizii și bazele au fost definite în ceea ce privește transferul ionilor de hidrogen, H+., (Rețineți că aceste ionii de hidrogen sunt adesea menționată pur și simplu ca protonii, din acea particulă subatomică este singura componentă a cationilor derivate din cele mai abundente de izotopi de hidrogen, 1H.) Un compus care donează un proton de la un alt compus este numit un Brønsted-Lowry un acid și un compus care acceptă un proton este numit un Brønsted-Lowry bază. O reacție acido-bazică este, astfel, transferul unui proton de la un donator (acid) la un acceptor (bază).conceptul de perechi conjugate este util în descrierea reacțiilor acido-bazice Brønsted-Lowry (și a altor reacții reversibile, de asemenea)., Când un acid donează H+, specia care rămâne se numește baza conjugată a acidului, deoarece reacționează ca acceptor de protoni în reacția inversă. De asemenea, atunci când o bază acceptă H+, este transformată în acidul conjugat. Reacția dintre apă și amoniac ilustrează această idee. În direcția înainte, apa acționează ca un acid prin donarea unui proton amoniacului și ulterior devenind un ion de hidroxid, OH -, baza conjugată a apei. Amoniacul acționează ca bază în acceptarea acestui proton, devenind un ion de amoniu, NH4+, NH4+, acidul conjugat al amoniacului., În direcția inversă, un ion de hidroxid acționează ca bază în acceptarea unui proton din ionul de amoniu, care acționează ca un acid.
reacția dintre un acid Brønsted-Lowry și apă se numește ionizare acidă. De exemplu, atunci când fluorură de hidrogen se dizolvă în apă și ionizează, protonii sunt transferate de fluorură de hidrogen moleculele moleculele de apă, obținându-se hydronium ioni și ioni de fluor:
Bază de ionizare a unei specii se produce atunci când acceptă protoni de la moleculele de apă., În exemplul de mai jos, piridină molecule, C5NH5, supuse bază de ionizare atunci când se dizolvă în apă, rezultând hidroxid și pyridinium ioni:
precedente ionizare reacții sugerează că apa poate funcționa atât ca o bază (ca în reacția cu fluorură de hidrogen) și un acid (ca în reacția cu amoniac). Specii capabile să fie dona sau accepta protoni se numesc amphiprotric, sau, mai general, amfoteri, un termen care poate fi folosit pentru acizi și baze, pe alte definiții decât Brønsted-Lowry unul., Ecuațiile de mai jos arată două posibile acid-bază reacții de două amphiprotic specii, ionului bicarbonat și apă:
prima ecuație reprezintă reacția de bicarbonat ca un acid cu apă ca o bază, întrucât cea de-a doua reprezintă o reacție de bicarbonat ca o bază cu apă ca un acid., Când bicarbonatul este adăugat în apă, ambele echilibre sunt stabilite simultan, iar compoziția soluției rezultate poate fi determinată prin calcule de echilibru adecvate, așa cum este descris mai târziu în acest capitol.
În stare lichidă, moleculele de o amphiprotic substanță pot reacționa unul cu celălalt așa cum este ilustrată de apă în ecuațiile de mai jos:
proces în care moleculele reacționează la randament ioni se numește autoionization., Apa lichidă suferă autoionizare într-o măsură foarte mică; la 25 °C, aproximativ două din fiecare miliard de molecule de apă sunt ionizate. Gradul de apa autoionization proces este reflectat în valoarea constanta de echilibru, ion-produs constantă de apă, Kw:
ușoară ionizare a apei pure este reflectată în valoarea mică a constantei de echilibru; la 25 °C, Kw are o valoare de 1,0 ×× 10-14., Procesul este endotermic și astfel gradul de ionizare și concentrațiile rezultate de Ion de hidroniu și Ion de hidroxid cresc odată cu temperatura. De exemplu, la 100 °C, valoarea pentru Kw este de aproximativ 5,6 ×× 10-13, de aproximativ 50 de ori mai mare decât valoarea la 25 °C.