Historiallinen developmentEdit

käsite happo-emäs-reaktio ehdotettiin ensimmäisen kerran vuonna 1754 Guillaume-François Rouelle, joka esitteli sana ”base” kemian tarkoittaa ainetta, joka reagoi hapon kanssa, antaa se kiinteässä muodossa (kuten suolaa).

Lavoisier on happea teoria acidsEdit

ensimmäinen tieteellinen käsite, hapot ja emäkset oli esittänyt Lavoisier noin 1776., Koska Lavoisier on tietoa vahvat hapot oli pääasiassa rajoitettu oxoacids, kuten PIIRRÄ
3 (typpihappo) ja H
2SO
4 (rikkihappo), jotka yleensä sisältävät keski-atomien korkea hapetus-valtioiden ympäröimä happea, ja koska hän oli ole tietoinen todellinen koostumus vetyhalogenidihapot (HF, HCl, HBr ja HI), hän määritteli hapot kannalta heidän sisältävät happea, joka itse asiassa hän nimesi kreikan sanat ”happo-entinen” (kreikan οξυς (oxys), joka tarkoittaa ”hapan” tai ”terävä” ja γεινομαι (geinomai) tarkoittaa ”synnyttää”)., Myös Lavoisier määritelmä järjestetään yli 30 vuotta, kunnes 1810 artiklan ja myöhemmin luentoja, Sir Humphry Davy, jossa hän osoittautui hapen puutteesta H
2S, H2Te, ja vetyhalogenidihapot. Kuitenkin, Davy ole kehittää uutta teoriaa, totesi, että ”happamuus ei riipu mitään erityistä peruskoulun aine, mutta kun erikoinen järjestely eri aineita”. Yksi merkittävä muutos hapen teoria oli esittänyt Jöns Jacob Berzelius, joka totesi, että hapot ovat oksidien epämetalliatomeja, kun perusteet ovat metallien oksideja.,

Liebig on vety teoria acidsEdit

Vuonna 1838, Justus von Liebig ehdotti, että happo on vetyä sisältävä yhdiste, jonka vety voidaan korvata metalli. Tämä uudelleenmäärittely perustui hänen laajan työn kemiallinen koostumus orgaanisia happoja, viimeistely opillinen siirtyminen happi-pohjainen hapot vety-pohjainen happoja aloitti Davy. Vaikka Liebigin määritelmä oli täysin empiirinen, se pysyi käytössä lähes 50 vuotta, kunnes Arrheniuksen määritelmä hyväksyttiin.,

Arrhenius definitionEdit

ensimmäisen modernin määritelmän hapoille ja emäksille molekyylitasolla laati Svante Arrhenius. Vety teoria happoja, se seurasi hänen 1884 toimi Friedrich Wilhelm Ostwald perustamisesta läsnäolo-ioneja vesiliuoksessa ja johti Arrhenius vastaanottaa Nobelin Kemian vuonna 1903.

määritelty Arrhenius:

• on Arrheniuksen happo on aine, joka sekoittuu veteen, jolloin muodostuu vety-ioneja (H+); että on, happoa, lisää pitoisuus H+ – ioneja vesiliuoksessa.,

Tämä aiheuttaa protonation vettä, tai luominen hydronium (H3O+) ioni. Näin ollen nykyaikana, symboli H+ tulkitaan pika H3O+, koska se on nyt tiedossa, että paljas protoni ei ole olemassa kuin vapaa lajien vesiliuoksessa.

• on Arrheniuksen pohja on aine, joka hajoaa vedessä muodostaen hydroksidi – (OH−) – ioneja;, joka on, pohja lisää pitoisuus OH− ioneja vesiliuoksessa.,”

Arrheniuksen määritelmät happamuus ja emäksisyys ovat rajoitettu vesiliuoksiin, ja viittaavat liuottimen pitoisuuden ioneja. Tämän määritelmän mukaisesti, puhdas H2SO4 ja HCl: a liuotettiin tolueeniin eivät ole happamia, ja sulanut NaOH ja ratkaisuja kalsiumia amidi nestemäistä ammoniakkia ei emäksinen. Tämä johti Brønsted-Lowry-teorian ja sitä seuranneen Lewisin teorian kehittämiseen näiden ei-vesipitoisten poikkeusten huomioon ottamiseksi.,

Kaiken kaikkiaan luokitella Arrheniuksen happo, kun johdatus vesi, kemikaali on joko aiheuttaa suoraan tai muuten.

• kasvu vesipitoiset hydronium-pitoisuus, tai
• lasku vesi natriumhydroksidi pitoisuus.

Toisaalta, luokitella Arrhenius tukikohta, kun johdatus vesi, kemikaali on joko aiheuttaa suoraan tai muuten.

• lasku vesi hydronium-pitoisuus, tai
• lisätä vesi natriumhydroksidi pitoisuus.,

hapon reaktiota emäksen kanssa kutsutaan neutralisaatioreaktioksi. Reaktion tuotteina ovat suola ja vesi.

happo + emäs → suola + vesi

tässä perinteinen edustus happo–emäs-neutralointi reaktio on muotoiltu double-vaihto reaktio. Esimerkiksi, reaktio suolahappo, HCl, jossa on natriumhydroksidia, NaOH, ratkaisuja tuottaa ratkaisu natriumkloridia, NaCl, ja joitakin muita vesimolekyylejä.,

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O

tämän yhtälön modifioija (aq) oli Arrheniuksen mukaan implisiittinen eikä sisältynyt eksplisiittisesti. Se kertoo aineiden liukenevan veteen. Vaikka kaikki kolme ainetta, HCl, NaOH: a ja NaCl pystyvät nykyisten kuin puhdasta yhdisteitä, vesiliuoksena ne ovat täysin erottaa osaksi aquated ioneja H+, Cl−, Na+ ja OH−.,

Brønsted–Lowry definitionEdit

Johannes Nicolaus Brønsted ja Thomas Martin Lowry

Brønsted–Lowryn määritelmä, muotoiltu vuonna 1923, itsenäisesti Johannes Nicolaus Brønsted Tanskassa ja Martin Lowry Englannissa, perustuu ajatukseen protonation emäkset kautta deprotonoituu happojen–, että on, kyky happoja ”lahjoittaa” vety-ioneja (H+)—muuten kutsutaan protoneja—emäksiä, jotka ”hyväksy” niitä.,

happo–emäs-reaktio on, näin ollen, poistaminen vety-ioni-haposta ja sen lisäksi pohja. Vetyionin poisto haposta tuottaa sen konjugaattiemäksen, joka on happo vetyionin poistuessa. Protonin vastaanotto emäksellä tuottaa sen konjugaattihapon, joka on emäs, johon on lisätty vetyionia.

toisin Kuin aiemmat määritelmät, Brønsted–Lowryn määritelmä ei viittaa muodostumista suolaa ja liuotin, mutta sen sijaan muodostumista konjugaatti happoja ja konjugaatti emäkset, valmistettu siirto protonin happo pohja., Tämä lähestymistapa, hapot ja emäkset ovat täysin eri käyttäytymistä suolat, jotka ovat nähneet elektrolyyttejä, jollei teorioita Debye, Onsager, ja toiset. Happo ja emäs eivät reagoi tuottamaan suolaa ja liuotinta, vaan muodostamaan uutta happoa ja uutta emästä. Neutralisaation käsite ei siis ole olemassa. Brønsted-Lowry acid-base behavior on muodollisesti riippumaton mistään liuottimesta, joten se on kaikenkattavampi kuin Arrhenius-malli. PH: n laskeminen Arrhenius-mallissa riippui veteen liukenevista emäksistä (emäksistä) (vesiliuoksesta)., Brønsted-Lowry-malli laajensi sitä, mitä voitiin testata liukenemattomilla ja liukenevilla liuoksilla (kaasu, neste, kiinteä).

yleinen kaava happo–emäs-reaktiot, mukaan Brønsted–Lowryn määritelmä on:

HA + B → BH+ + A−

jos HA edustaa happo, B edustaa pohja, BH+ edustaa konjugaatti happo, B -, ja A− edustaa konjugaatti pohja HA.,

esimerkiksi, Brønsted-Lowry-malli, dissosiaatiota suolahappoa (HCl) vesiliuoksessa olisi seuraava:

HCl + H2O ⇌ H3O+ + Cl−

poistaminen S+ alkaen HCl tuottaa kloridi-ioni, Cl−, konjugaatti pohjan happoa. Lisäksi H+, että H2O (toimii kuten pohja) muodostaa hydronium ioni -, H3O+, konjugaatti happo pohja.

vesi on amfoteerista eli se voi toimia sekä happona että emäksenä., Että Brønsted-Lowry-malli selittää tätä, osoittaa dissosiaatio vettä pieninä pitoisuuksina hydronium-ja hydroksidi-ioneja:

H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH−

Tämä yhtälö on esitetty kuva alla:

Tässä, yksi molekyyli veden toimii happoa, lahjoittamalla H+ ja muodostaa konjugaatti pohja, OH−, ja toinen vesimolekyyli toimii pohja, hyväksyen H+ – ionin ja muodostaa konjugaatti happo, H3O+.

esimerkkinä veden toimii happoa, harkitse vesiliuosta pyridiini C5H5N.,

C5H5N + H2O ⇌ + + OH−

tässä esimerkissä vettä molekyyli on jaettu vety-ioni, joka on lahjoittanut pyridiini-molekyylin, ja hydroksidi-ioni.

Brønsted-Lowry-mallissa liuottimen ei välttämättä tarvitse olla vettä, kuten Arrheniuksen happo-Emäsmallissa edellytetään. Mieti esimerkiksi, mitä tapahtuu, kun etikkahappo, CH3COOH, liukenee nestemäiseen ammoniakkiin.

CH
3COOH + NH
3 ⇌ NH+
4 + CH
3COO−

H+ – ioni on poistettu etikkahappoa, joka muodostaa sen konjugaatti pohja, asetaatti-ioni -, CH3COO−., Lisäksi H+ – ioni on ammoniakin molekyyli liuotin luo sen konjugaatti happo -, ammonium-ioni, NH+

Brønsted–Lowry-malli vaatii vetyä sisältäviä aineita (kuten HCl) happoja. Siis, jotkut aineet, joista monet kemistit pidetään happoja, kuten SO3 tai BCl3, eivät kuulu tämän luokituksen puutteessa vetyä. Gilbert N., Lewis kirjoitti vuonna 1938, ”rajoittaa ryhmä hapot ne aineet, jotka sisältävät vetyä häiritsee niin vakavasti järjestelmällistä ymmärrystä kemian kuin olisi rajoittaminen aikavälillä hapettava aine aineita, jotka sisältävät happea.”Lisäksi KOH ja KNH2 ei pidetä Brønsted-emäksiä, vaan suolat, jotka sisältävät emäkset OH− ja NH−

Lewis definitionEdit

vety vaatimus Arrhenius-ja Brønsted–Lowry oli poistaa Lewis määritelmä happo–emäs-reaktiot, kaavailemat Gilbert N., Lewis vuonna 1923, samana vuonna kuin Brønsted–Lowry, mutta sen hän laati vasta vuonna 1938. Sen sijaan määritellä happo–emäs reaktioita kannalta protonit tai muut vapaakauppa-aineita, Lewisin määritelmä määrittelee pohja (kutsutaan base Lewis) on yhdiste, joka voi luovuttaa elektronin pari, ja happo (Lewisin happo) on yhdiste, joka voi vastaanottaa tämä elektronipari.

esimerkiksi booritrifluoridi, BF3 on tyypillinen Lewis-happo. Se voi hyväksyä elektroniparin, koska sen oktetti on tyhjä. Fluoridi-ionilla on täysi oktetti ja se voi luovuttaa elektroniparin., Näin,

BF3 + F− → BF−
4

on tyypillinen Lewis-happo, Lewis-emäs reaktio. Kaikki ryhmän 13 alkuaineen yhdisteet, joilla on formula_3, voivat käyttäytyä Lewis-happoina. Vastaavasti ryhmän 15 alkuaineen yhdisteet, joiden formula_3 on DY3, kuten amiinit, NR3 ja fosfiinit, PR3, voivat käyttäytyä Lewis-emäksinä. Adduktien niiden välillä on kaavan X3A←DY3 kanssa datiivi kovalenttinen sidos, näkyy symbolisesti kuin ← välillä atomien A (tunnustaja) ja D (luovuttaja). Yhdisteet, ryhmä 16, jossa on kaava, DX2 voi toimia myös Lewis emäkset; tällä tavalla, yhdiste, kuten eetteri, R2O, tai thioether, R2S, voi toimia Lewis pohja., Lewisin määritelmä ei rajoitu näihin esimerkkeihin. Esimerkiksi hiilimonoksidi toimii Lewis-emäksenä, kun se muodostaa adduktin booritrifluoridin kanssa formula_3b←CO.

– Adduktit, joissa metalli-ioneja kutsutaan koordinointi yhdisteet; jokaisen ligandin lahjoittaa pari elektroneja metalli-ioni., Reaktio

+ + 2NH3 → + + 4H2O

voidaan nähdä happo–emäs-reaktio, jossa vahvempi pohja (ammoniakki) korvaa heikomman (vesi)

Lewis eikä Brønsted–Lowry määritelmät ovat sopusoinnussa keskenään, koska reaktio

H+ + OH− ⇌ H2O

on happo–emäs-reaktio sekä teorioita.

Liuotin järjestelmän definitionEdit

rajoitukset Arrheniuksen määritelmä on sen riippuvuus vettä ratkaisuja. Edward Curtis Franklin tutki happo–emäs reaktioita nestemäistä ammoniakkia vuonna 1905 ja huomautti yhtäläisyyksiä vesi-pohjainen Arrhenius teoria. Albert F.,O. Germann, nestemäisellä fosgeenia, COCl
2, muotoiltu liuotin-pohjainen teoria vuonna 1925, jolloin yleistäen Arrheniuksen määritelmä kattaa aprotic liuottimia.

Germann huomautti, että monet ratkaisut, on ionien tasapainossa neutraali liuotin molekyylejä:

• solvonium ioneja: yleisnimi positiivisia ioneja. (Termi solvonium on korvannut vanhemman termin lyoniumionit: liuotinmolekyylien protonaation muodostamat positiiviset ionit.)
• solvate ions: yleisnimi negatiivisille ioneille., (Solvate-termi on korvannut vanhemman termin lyaatti-ionit: liuotinmolekyylien deprotonaation muodostamat negatiiviset ionit.,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., Emäkseksi määritellään soluutti, joka aiheuttaa solvaatti-ionien pitoisuuden nousua ja solvoniumionien pitoisuuden laskua., määritelmä osoittaa, kuvatessaan reaktioita aprotic liuottimia; esimerkiksi neste N
  2
  4:

  + → +

  Koska liuotin-järjestelmän määritelmä riippuu liuenneen aineen sekä itse liuotin, tietyn liuenneen aineen voi olla joko happoa tai emästä riippuen valinta liuotin: HClO
  4 on vahva happo veteen, heikko happo etikka happo ja heikko emäs vuonna fluorosulfonic happo; tämä ominaisuus teoria on nähty sekä vahvuus ja heikkous, koska jotkut aineet (kuten NIIN
  3 ja NH
  3) on nähty olevan happamia tai emäksisiä omasta oikeassa., Toisaalta liuotinjärjestelmäteoriaa on arvosteltu liian yleiseksi ollakseen käyttökelpoinen. Myös, se on ajatellut, että siellä on jotain luonnostaan happamia noin vety-yhdisteitä, omaisuutta ei jaettu ei-hydrogenic solvonium suolat.

  Lux–Tulva definitionEdit

  Tämä happo–emäs-teoria oli herätys happea teoria hapot ja emäkset, ehdottama saksalainen kemisti Hermann Lux vuonna 1939, parantaa entisestään Håkon Flood vuodelta 1947 ja on edelleen käytössä moderni geokemia ja sähkökemia sulan suolat., Määritelmä kuvaa happoa oksidi-ioniksi (O2−
  ) ja emästä oksidi-ionin luovuttajaksi. Esimerkiksi:

  + → MgCO
  3 + → CaSiO
  3 + → N+
  2 + 2 SO2−
  4

  Tämä teoria on myös hyödyllistä systematisaatio reaktioita jalokaasujen yhdisteitä, erityisesti xenon-oksidit, fluoridit, ja oxofluorides.

  Usanovich definitionEdit

  Mihail Usanovich kehitetty yleinen teoria, joka ei rajoita happamuus vetyä sisältäviä yhdisteitä, mutta hänen lähestymistapa, joka julkaistiin vuonna 1938, oli jopa yleisempää kuin Lewis teoria., Usanovich teoria voidaan tiivistää määritellään happoa, kuten mitään, joka hyväksyy negatiivinen laji tai lahjoittaa positiivisia, ja pohja on kuin käänteinen. Tämä määritellään käsite redox (hapetus-pelkistys) erikoistapauksena, happo–emäs-reaktiot,

  esimerkkejä Usanovich happo–emäs-reaktiot ovat:

  + → 2 Na+
  + SO2 – −
  4 (laji vaihtaa: O2−
  anioni) + → 6 NH+
  4 + 2 SbS3−
  4 (laji vaihtaa: 3 S2−
  anionit) + → 2Na+
  + 2Cl−
  (laji vaihdetaan: 2 elektronia)