Historické vývojeditovat

pojem kyselina-base reakce byla poprvé navržena v roce 1754 tím, Guillaume-François Rouelle, který představil slovo „základní“, do chemie se rozumí látka, která reaguje s kyselinou dát pevné formě (jako sůl).

Lavoisierova kyslíková teorie acidsEdit

první vědecký koncept kyselin a bází poskytl Lavoisier kolem roku 1776., Od lavoisierův znalosti silných kyselin byla především omezena na oxokyseliny, jako HNO
3 (kyselina dusičná) a H
2SO
4 (kyselina sírová), které mají tendenci obsahovat centrální atomy ve vysokých oxidačních stavech obklopen kyslíku, a od té doby nebyl vědom skutečného složení hydrohalic kyselin (HF, HCl, HBr a HI), je definována kyselin z hlediska jejich obsahem kyslíku, který se ve skutečnosti jmenoval z řeckého slova, které znamená „kyselina-bývalý“ (z řeckého οξυς (oxys), což znamená „kyselé“ nebo „ostrý“ a γεινομαι (geinomai), což znamená „vyvolat“)., Na Lavoisier definice koná více než 30 let, až do roku 1810 článku a následné přednášky Sir Humphry Davy, v nichž je prokázáno, že nedostatek kyslíku v H
2S, H2Te, a hydrohalic kyselin. Nicméně, Davy nepodařilo se vytvořit novou teorii, k závěru, že „kyselost nezávisí na žádné konkrétní základní látku, ale na zvláštní uspořádání různých látek“. Jednu pozoruhodnou modifikaci teorie kyslíku poskytl Jöns Jacob Berzelius, který uvedl, že kyseliny jsou oxidy nekovů, zatímco báze jsou oxidy kovů.,

Liebig je vodík teorie acidsEdit

V roce 1838, Justus von Liebig navrhuje, že kyselina je vodík obsahující sloučeniny, jejichž vodíku může být nahrazen kovovým. Tato definice byla založena na jeho rozsáhlé práce na chemickém složení organických kyselin, dokončení doktrinální posun od kyslík-na bázi kyseliny vodíku na bázi kyseliny začal Davy. Liebigova definice, i když zcela empirická, zůstala v provozu téměř 50 let až do přijetí definice Arrhenius.,

Arrhenius definitionEdit

první moderní definice kyselin a bází z molekulárního hlediska byla navržena Svante Arrhenius. Vodíková teorie kyselin, to následovalo od jeho 1884 práce s Friedrich Wilhelm Ostwald při stanovení přítomnosti iontů ve vodném roztoku a vedl k Arrhenius obdržení Nobelovy ceny za chemii v 1903.

definované pomocí Arrheniovy:

• Arrheniovy kyselina je látka, která disociuje ve vodě tvoří vodíkové ionty (H+); to znamená, kyseliny zvyšuje koncentrace H+ iontů ve vodném roztoku.,

to způsobuje protonaci vody nebo vytvoření iontu hydronia (H3O+). V moderní době je tedy symbol H+ interpretován jako zkratka pro H3O+, protože je nyní známo, že holý proton neexistuje jako volný druh ve vodném roztoku.

• báze podle arrhenia je látka, která disociuje ve vodě za vzniku hydroxidu ionty (OH−); to znamená, že základna zvyšuje koncentraci OH− iontů ve vodném roztoku.,“

arrheniovy definice kyselosti a zásaditosti jsou omezeny na vodné roztoky a odkazují na koncentraci iontů rozpouštědel. Podle této definice nejsou čisté H2SO4 a HCl rozpuštěné v toluenu kyselé a roztavený NaOH a roztoky amidu vápenatého v kapalném amoniaku nejsou alkalické. To vedlo k vývoji teorie Brønsted-Lowry a následné Lewisovy teorie, která zohledňovala tyto nevodné výjimky.,

Celkově kvalifikovat jako Arrheniovy kyseliny, na úvod voda, chemická látka musí způsobit buď přímo nebo jinak:

• zvýšení vodné koncentrace vodíku,
• snížení vodný koncentrace hydroxidu.

Naopak, aby kvalifikovat jako báze podle arrhenia, na úvod voda, chemická látka musí způsobit buď přímo nebo jinak:

• snížení vodný koncentrace vodíku,
• zvýšení vodné koncentrace hydroxidu.,

reakce kyseliny se základnou se nazývá neutralizační reakce. Produkty této reakce jsou sůl a voda.

acid + base → salt + water

v této tradiční reprezentaci je acidobazická neutralizační reakce formulována jako dvojitá náhradní reakce. Například reakce kyseliny chlorovodíkové, HCl, s hydroxidem sodným, NaOH, roztoky vytváří roztok chloridu sodného, NaCl a některých dalších molekul vody.,

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O

modifikátor (aq) v této rovnici bylo naznačeno Arrhenius, spíše než výslovně zahrnuty. Znamená to, že látky jsou rozpuštěny ve vodě. I když všechny tři látky, HCl, NaOH a NaCl jsou schopny existovat jako čisté sloučeniny, které ve vodných roztocích jsou plně disociované do aquated ionty H+, Cl−, Na+ a OH−.,

Brønsted–Lowryho definitionEdit

Johannes Nicolaus Brønsted a Thomas Martin Lowry

Brønsted–Lowryho definice, formulované v roce 1923, a to nezávisle Johannes Nicolaus Brønsted v Dánsku a Martin Lowry v Anglii, je založen na myšlence protonace základen přes deprotonation kyselin – to je, schopnosti kyselin „darovat“ vodíkových iontů (H+)—jinak známý jako protony—základen, které „přijmout“.,

acidobazická reakce je tedy odstranění vodíkového iontu z kyseliny a jeho přidání k základně. Odstranění vodíkového iontu z kyseliny vytváří jeho konjugovanou bázi, což je kyselina s odstraněným vodíkovým iontem. Příjem protonu bází produkuje jeho konjugovanou kyselinu, což je báze s přidaným vodíkovým iontem.

na Rozdíl od předchozí definice, Brønsted–Lowryho definice neodkazuje k tvorbě soli a rozpouštědla, ale místo toho k tvorbě konjugované kyseliny a konjugované báze, produkován přenos protonu z kyseliny na základnu., V tomto přístupu se kyseliny a báze zásadně liší v chování od solí, které jsou považovány za elektrolyty, s výhradou teorií Debye, Onsager a dalších. Kyselina a báze nereagují na výrobu soli a rozpouštědla, ale na vytvoření nové kyseliny a nové báze. Koncept neutralizace tak chybí. Brønsted–Lowry acidobazické chování je formálně nezávislé na jakémkoli rozpouštědle, což je více všeobjímající než Arrheniův model. Výpočet pH podle Arrheniovy modelu závisí na louhy (zásady) rozpuštění ve vodě (vodný roztok)., Model Brønsted-Lowry rozšířil to, co by mohlo být testováno pH pomocí nerozpustných a rozpustných roztoků (plyn, kapalina, pevná látka).

obecný vzorec pro acidobazické reakce podle Brønsted–Lowryho definice je:

HA + B → BH+ + A−

, kde HA představuje kyseliny, B představuje základnu, BH+ představuje konjugované kyseliny B, a− je konjugovaná báze HA.,

například, Brønsted-Lowryho model pro disociaci kyseliny chlorovodíkové (HCl) ve vodném roztoku by být následující:

HCl + H2O ⇌ H3O+ + Cl−

odstranění H+ z HCl vyrábí chloridových iontů Cl−, konjugovaná báze kyseliny. Přidání H + K H2O (působící jako báze) tvoří hydroniový iont, H3O+, konjugovaná kyselina báze.

voda je amfoterní-to znamená, že může působit jako kyselina i báze., V Brønsted-Lowryho model vysvětluje, ukazuje disociace vody do nízké koncentrace vodíku a hydroxidu ionty:

H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH−

Tato rovnice je ukázáno na obrázku níže:

jedna molekula vody se chová jako kyselina, darování H+ a tvoří konjugované báze, OH−, a druhá molekula vody se chová jako báze, přijímá H+ iontů a tvoří konjugované kyseliny, H3O+.

jako příklad vody působící jako kyselina zvažte vodný roztok pyridinu, C5H5N.,

c5h5n + H2O ⇌ + + OH−

v tomto příkladu je molekula vody rozdělena na vodíkový iont, který je darován molekule pyridinu a hydroxidovému iontu.

v modelu Brønsted-Lowry nemusí být rozpouštědlem nutně voda,jak vyžaduje Model acidobazické Arrhenius. Zvažte například, co se stane, když se kyselina octová, CH3COOH, rozpustí v kapalném amoniaku.

CH
3COOH + NH
3 ⇌ NH+
4 + CH
3COO−

H+ iontů se odstraní z kyseliny octové, které tvoří její konjugovaná báze, acetát ion CH3COO−., Přídavek H+ iontu na amoniak molekuly rozpouštědla vytváří jeho konjugovaná kyselina, amonný iont NH+

Brønsted–Lowryho volání modelu na vodík obsahující látky (jako HCl) kyseliny. Některé látky, které mnozí chemici považovali za kyseliny, jako je SO3 nebo BCl3, jsou tedy z této klasifikace vyloučeny z důvodu nedostatku vodíku. Gilbert N., Lewis napsal v roce 1938, „omezit skupina kyseliny na látky, které obsahují vodík se střetává jako vážně s systematické chápání chemie jako by omezení pojmu oxidační činidlo na látky obsahující kyslík.“Kromě toho, KOH a KNH2 nejsou považovány za Brønsted základny, ale spíše soli obsahující podklady OH− a NH−

Lewis definitionEdit

vodík požadavek Arrhenius a Brønsted–Lowryho byl odstraněn tím, že Lewis definice acidobazické reakce, navrhl Gilbert N., Lewis v roce 1923, ve stejném roce jako Brønsted-Lowry, ale nebyl vypracován až do roku 1938. Místo definování acidobazické reakce, pokud jde o protony nebo jiné vázané látky, Lewis definice definuje základní (označované jako Lewis base), musí být sloučenina, která může darovat elektron pair, a kyseliny (Lewis kyselina), sloučeninu, která může přijímat tento elektronový pár.

například bór Trifluorid, BF3 je typická Lewisova kyselina. Může přijmout pár elektronů, protože má volné místo ve svém oktetu. Fluoridový iont má plný oktet a může darovat pár elektronů., Tak

BF3 + F – → BF –
4

je typická Lewisova kyselina, Lewisova základní reakce. Všechny sloučeniny prvků skupiny 13 se vzorcem AX3 se mohou chovat jako Lewisovy kyseliny. Podobně se mohou jako Lewisovy báze chovat sloučeniny prvků skupiny 15 se vzorcem DY3, jako jsou aminy, NR3 a fosfiny, PR3. Adukty mezi nimi mají vzorec X3A←DY3 s dativ kovalentní vazba, zobrazené symbolicky jako ←, mezi atomy A (akceptor) a D (dárce). Sloučeniny ze skupiny 16 vzorce DX2 může také působit jako Lewis základny; tímto způsobem, sloučenina, jako ether, r 2o, nebo thioether, R2S, může působit jako Lewis základnu., Lewisova definice není omezena na tyto příklady. Například oxid uhelnatý působí jako Lewisova báze, když tvoří adukt s bórovým trifluoridem, vzorce F3B←CO.

Addukty zahrnující kovové ionty jsou označovány jako koordinační sloučeniny; každý ligand daruje pár elektronů kovovému iontu., Reakce

+ + 2NH3 → + + 4H2O

může být viděn jako acidobazické reakce, ve které silnější základnu (amoniak) nahrazuje slabší (vody)

Lewis a Brønsted–Lowryho definice jsou v souladu s navzájem, protože reakce

H+ + OH− ⇌ H2O

je acid–base reakce v obou teorií.

solventní systém definitionEdit

jedním z omezení definice Arrhenius je jeho závislost na vodních roztocích. Edward Curtis Franklin studoval acidobazické reakce v kapalném amoniaku v roce 1905 a poukázal na podobnosti s arrheniovou teorií založenou na vodě. Albert F.,O. Germann, pracující s kapalným fosgen, COCl
2, formulované na bázi rozpouštědla teorie v roce 1925, čímž zobecňující Arrheniovy definice na pokrytí aprotická rozpouštědla.

Germann poukázal na to, že v mnoha řešeních jsou ionty v rovnováze s molekulami neutrálního rozpouštědla:

• solvoniové ionty: obecný název pro pozitivní ionty. (Termín solvonium nahradil starší termín lyonium ionty: pozitivní ionty tvoří protonace molekul rozpouštědla.)
• solvátové ionty: obecný název pro záporné ionty., (Termín solvát nahradil starší termín lyátové ionty: negativní ionty tvořené deprotonací molekul rozpouštědla.,nd ammonium and amide, respectively: 2 H
  2O ⇌ H
  3O+
  + OH−
  2 NH
  3 ⇌ NH+
  4 + NH−
  2

  Some aprotic systems also undergo such dissociation, such as dinitrogen tetroxide into nitrosonium and nitrate, antimony trichloride into dichloroantimonium and tetrachloroantimonate, and phosgene into chlorocarboxonium and chloride:

  N
  2O
  4 ⇌ NO+
  + NO−
  3 2 SbCl
  3 ⇌ SbCl+
  2 + SbCl−
  4 COCl
  2 ⇌ COCl+
  + Cl−

  A solute that causes an increase in the concentration of the solvonium ions and a decrease in the concentration of solvate ions is defined as an acid., Jako základ je definována rozpuštěná látka, která způsobuje zvýšení koncentrace solvátových iontů a snížení koncentrace solvoniových iontů., definice ukazuje, v popisu reakce v aprotická rozpouštědla; například, v kapalné N
  2O
  4.

  + → +

  Vzhledem k tomu, rozpouštědla systému definice závisí na rozpuštěné látky, stejně jako na rozpouštědla sám, konkrétní látku může být buď kyseliny nebo báze v závislosti na volbě rozpouštědla: HClO
  4 je silná kyselina ve vodě, slabá kyselina octová a slabé základny v fluorosulfonic kyseliny; tato charakteristika teorie byl viděn jako síla a jako slabost, protože některé látky (například
  3 a NH
  3) byly pozorovány být kyselé nebo zásadité na jejich vlastní pravý., Na druhé straně byla teorie solventních systémů kritizována jako příliš obecná na to, aby byla užitečná. Také, to bylo si myslel, že tam je něco, co skutečně kyselý vodík, sloučeniny, vlastnosti nesdílejí non-hydrogenic solvonium soli.

  Lux–Povodeň definitionEdit

  Tento acidobazické teorie byla obnova kyslíku teorie kyselin a zásad, navrhl německý chemik Hermann Lux v roce 1939, dále zlepšit tím, že Håkon Flood circa 1947 a je stále používán v moderní geochemie a elektrochemie roztavených solí., Tato definice popisuje kyselinu jako akceptor oxidových iontů (O2−
  ) a báze jako dárce oxidových iontů. Například:

  + → MgCO
  3 + → CaSiO
  3 + → NO+
  2 + 2 SO2−
  4

  Tato teorie je také užitečné v systematizaci reakce sloučeniny vzácných plynů, zejména xenonové oxidy, fluoridy a oxofluorides.

  Usanovich definitionEdit

  Michail Usanovich rozvinuté obecné teorie, která neomezuje kyselost vodíku-obsahující sloučeniny, ale jeho přístup, publikoval v roce 1938, byl i více obecné, než Lewis teorie., Usanovičova teorie může být shrnuta jako definování kyseliny jako cokoli, co přijímá negativní druhy nebo daruje pozitivní druhy,a báze jako opačná. Tento definován pojem redoxních (oxidačně-redukčních) jako speciální případ acidobazické reakce,

  Některé příklady Usanovich acidobazické reakce patří:

  + → 2 Na+
  + SO2−
  4 (druhy vyměnili: O2−
  anion) + → 6 NH+
  4 + 2 SbS3−
  4 (druhy vyměnili: 3 S2−
  anionty) + → 2Na+
  + 2Cl−
  (druhy vyměnili: 2 elektrony)