Historiske developmentEdit

konseptet av en syre-base reaksjon ble først foreslått i 1754 av Guillaume-François Rouelle, som introduserte ordet «base» i kjemi til å bety et stoff som reagerer med syre for å gi det fast form (som et salt).

Lavoisier er oksygen teori om acidsEdit

Den første vitenskapelige konsept av syrer og baser ble gitt av Lavoisier i omkring 1776., Siden Lavoisier er kunnskap av sterke syrer var hovedsakelig begrenset til oxoacids, for eksempel HNO
3 (nitric acid) og H
2SO
4 (svovelsyre), som har en tendens til å inneholde sentrale atomer i høy oksidasjon stater omgitt av oksygen, og siden han ikke var klar over den sanne sammensetningen av hydrohalic syrer (HF, HCl, HBr, og HI), definerte han fettsyrer i form av deres inneholder oksygen, som i at han har fått sitt navn fra gresk ord som betyr «syre-tidligere» (fra gresk οξυς (oxys) som betyr «syre» eller «skarp» og γεινομαι (geinomai) betyr «skape»)., Den Lavoisier definisjon holdt i over 30 år, fram til 1810 artikkelen og påfølgende foredrag av Sir Humphry Davy i noe som han viste mangel på oksygen i H
2S, H2Te, og hydrohalic syrer. Imidlertid Davy feilet for å utvikle en ny teori, og konkluderte med at «surhet ikke være avhengig av noen spesiell elementære stoff, men på merkelig arrangement av ulike stoffer». En viktig endring av oksygen teori ble gitt av Jöns Jacob Berzelius, som uttalte at syrer er oksider av nonmetals mens baser er oksider av metaller.,

Liebig er hydrogen teori om acidsEdit

I 1838, Justus von Liebig foreslått at en syre er en hydrogen-som inneholder stoff som hydrogen kan bli erstattet av et metall. Denne omdefineringen var basert på hans omfattende arbeid på den kjemiske sammensetningen av organiske syrer, og endte doktrinære skift fra oksygen-basert syrer til hydrogen-basert syrer startet av Davy. Liebig definisjon, mens helt empirisk, var i bruk i nesten 50 år før vedtakelsen av Arrhenius definisjon.,

Arrhenius definitionEdit

Den første moderne definisjon av syrer og baser i molekylær vilkårene er utarbeidet av Svante Arrhenius. En hydrogen teori av syrer, det stammet fra hans 1884 arbeid med Friedrich Wilhelm Ostwald i å etablere tilstedeværelse av ioner i vandig løsning og førte til Arrhenius å motta nobelprisen i Kjemi i 1903.

Som definert av Arrhenius:

• et Arrhenius syre er et stoff som dissosierer i vann og danner hydrogen ioner (H+), som er en syre øker konsentrasjonen av H+ – ioner i en vandig løsning.,

Dette fører til at protonation av vann, eller etablering av hydronium (H3O+) ion. Derfor, i moderne tid, symbolet H+ tolkes som en forkortelse for H3O+, fordi det er nå kjent at en bare proton eksisterer ikke som en gratis arter i vandig løsning.

• et Arrhenius base er et stoff som dissosierer i vann og danner hydroxide (OH−) ioner, det er, er en base øker konsentrasjonen av OH− ioner i en vandig løsning.,»

Arrhenius definisjoner av surhet og alkalitet er begrenset til vandige løsninger, og se til at konsentrasjonen av løsemiddel ioner. Under denne definisjonen, ren H2SO4 og HCl oppløst i toluen er ikke sure, og smeltet NaOH og løsninger av kalsium amide i flytende ammoniakk er ikke alkaliske. Dette førte til utviklingen av Brønsted-Lowry teori og påfølgende Lewis teori til å redegjøre for disse ikke-vandig unntak.,

Samlet, for å kvalifisere som en Arrhenius syre, ved innledningen til vann, kjemiske må enten føre til, direkte eller noe annet:

• en økning i den vandige hydronium konsentrasjon, eller
• en nedgang i den vandige hydroxide konsentrasjon.

Omvendt, for å kvalifisere som en Arrhenius base, ved innledningen til vann, kjemiske må enten føre til, direkte eller noe annet:

• en nedgang i den vandige hydronium konsentrasjon, eller
• en økning i den vandige hydroxide konsentrasjon.,

reaksjonen av en syre med en base kalles en nøytralisering reaksjon. Produkter av denne reaksjonen er et salt og vann.

syre + base → salt + vann

I denne tradisjonelle fremstillingen en syre–base nøytralisering reaksjon er formulert som en dobbel-erstatning reaksjon. For eksempel, den reaksjonen av saltsyre, HCl, med natriumhydroksid, NaOH, løsninger gir en løsning av natriumklorid, NaCl, og litt ekstra vann molekyler.,

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H2O

modifier (aq) i denne ligningen, ble det antydet av Arrhenius, snarere enn som inngår eksplisitt. Det betyr at stoffer som er oppløst i vann. Selv om alle tre stoffene, HCl, NaOH og NaCl er i stand til eksisterende som ren forbindelser, i vandige løsninger de er fullstendig dissosiert i aquated ioner H+, Cl−, Na+ og OH−.,

Brønsted–Lowry definitionEdit

Johannes Nicolaus Brønsted og Thomas Martin Lowry

Brønsted–Lowry definisjon, formulert i 1923, uavhengig av Johannes Nicolaus Brønsted i Danmark og Martin Lowry i England, er basert på ideen om protonation av baser gjennom deprotonation av syrer – som er, muligheten av syrer til å «donere» hydrogenioner (H+)—ellers kjent som protoner—til baser, som «godta» for dem.,

En syre–base reaksjon er, og dermed fjerning av en hydrogen-ion-fra syre og dens tillegg til basen. Fjerning av en hydrogen-ion-fra en syre produserer sin bøye basen, som er en syre med en hydrogen-ion fjernet. Mottak av et proton med en base produserer sin kobling syre, som er base med en hydrogen-ion-lagt til.

i Motsetning til tidligere definisjoner, den Brønsted–Lowry definisjon ikke refererer til dannelsen av salt og væske, men i stedet for å dannelsen av konjugat syrer og kobling baser, produsert av overføring av en proton fra syre til basen., I denne tilnærmingen, syrer og baser er fundamentalt forskjellige i atferd fra salter, som blir sett på som elektrolytter, i henhold til teorier av Debye, Onsager, og andre. En syre og en base reagerer ikke å produsere en salt og et løsemiddel, men for å danne en ny syre og en ny base. Begrepet nøytralisering er dermed fraværende. Brønsted–Lowry syre–base atferd er formelt uavhengige av løsemidler, noe som gjør det mer altomfattende enn Arrhenius modell. Beregning av pH under Arrhenius modell avhengig av alkalier (baser) å oppløse i vann (vandig løsning)., Den Brønsted–Lowry modellen utvidet hva kan være pH testet ved hjelp av uløselig og løselig løsninger (gass, væske, solid).

generell formel for syre–base-reaksjoner i henhold til Brønsted–Lowry definisjon er:

HA + B → BH+ + A−

hvor representerer HA syre, B representerer base, BH+ representerer konjugat syre av B, og A− representerer konjugat base for HA.,

For eksempel, en Brønsted-Lowry modell for dissosiasjon av saltsyre (HCl) i vandig løsning vil være følgende:

HCl + H2O ⇌ H3O+ + Cl−

fjerning av H+ fra HCl produserer klorid ion -, Cl−, konjugert base av syre. Tillegg av H+ til H2O (som fungerer som en base) danner hydronium ion, H3O+, konjugert syre av basen.

Vann er amphoteric—det vil si at det kan fungere som både en syre og en base., Den Brønsted-Lowry modellen forklarer dette, viser dissosiasjon av vann i lave konsentrasjoner av hydronium og hydroksidioner:

H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH−

Denne ligningen er vist på bildet nedenfor:

Her, ett molekyl av vann fungerer som en syre, donere en H+ og danner konjugat base, OH−, og et annet molekyl vann fungerer som en base, akseptere H+ – ion og danner konjugat syre, H3O+.

Som et eksempel på vannet fungerer som en syre, bør du vurdere en vandig løsning av pyridine, C5H5N.,

C5H5N + H2O ⇌ + + OH−

I dette eksempelet, vann molekylet er delt inn i en hydrogen-ion, som er donert til en pyridine-molekylet, og et hydroxide ion.

I Brønsted-Lowry modellen, solvent trenger ikke nødvendigvis å være vann, som er nødvendig av Arrhenius Syre-Base-modellen. Tenk For eksempel på hva som skjer når eddiksyre, CH3COOH, oppløses i flytende ammoniakk.

CH
3COOH + NH
3 ⇌ NH+
4 + CH
3COO−

Et H+ – ion er fjernet fra eddiksyre, som danner dens kobling base, acetate ion, CH3COO−., Tillegg av et H+ – ion-til en ammoniakk molekyl av løsemiddel skaper sin kobling syre, den ammonium-ion, NH+

Brønsted–Lowry modell samtaler hydrogen-som inneholder stoffer (som HCl) syrer. Dermed, noen stoffer, som mange kjemikere ansett for å være sure, som for eksempel SO3 eller BCl3, er utelukket fra denne klassifiseringen på grunn av mangel på hydrogen. Gilbert N., Lewis skrev i 1938, «for Å avgrense gruppen av syrer til de stoffer som inneholder hydrogen i konflikt som seriøst med systematisk forståelse av kjemi som ville avgrensing av begrepet oksiderende agent til stoffer som inneholder oksygen.»Videre, KOH og KNH2 er ikke vurdert Brønsted baser, men heller salter som inneholder baser OH− og NH−

Lewis definitionEdit

hydrogen kravet om Arrhenius og Brønsted–Lowry var fjernet av Lewis definisjon av syre–base-reaksjoner, utviklet av Gilbert N., Lewis i 1923, i samme år som Brønsted–Lowry, men det var ikke utarbeidet av ham til 1938. I stedet for å definere syre–base-reaksjoner i form av protoner eller andre limt stoffer, Lewis definisjon definerer en base (referert til som en Lewis base) for å være et stoff som kan gi et elektron par, og en syre (en Lewis syre) for å være et stoff som kan motta dette electron par.

For eksempel, boron trifluoride, BF3 er en typisk Lewis syre. Det kan akseptere et par av elektroner som det har en ledighet i sin oktett. Fluor ion har en full oktetten og kan donere et par av elektroner., Dermed

BF3 + F− → BF−
4

er en typisk Lewis syre, Lewis base-reaksjon. Alle forbindelser av gruppe 13 elementer med en formel AX3 kan oppføre seg som Lewis syrer. På samme måte, forbindelser av gruppe 15 elementer med en formel DY3, for eksempel aminer, NR3, og phosphines, PR3, kan oppføre seg som Lewis baser. Adducts mellom dem har formelen X3A←DY3 med en dativ covalent bond, vises et symbol som ←, mellom atomer A (godkjenner) og D (giver). Forbindelser av gruppe 16 med en formel DX2 kan også opptre som Lewis baser; på denne måten, en forbindelse som en eter, R2O, eller en thioether, R2S, kan fungere som et Lewis base., Lewis definisjon er ikke begrenset til disse eksemplene. For eksempel, karbonmonoksid fungerer som et Lewis base når det danner en addukt med boron trifluoride, av formel F3B←CO.

Adducts involverer metall ioner er referert til som koordinering forbindelser, hver ligand donerer et par av elektroner til metal ion., Reaksjonen

+ + 2NH3 → + + 4H2Okan bli sett på som en syre–base reaksjon der et sterkere base (ammoniakk) erstatter et svakere (vann)

Lewis og Brønsted–Lowry definisjoner er i samsvar med hverandre siden reaksjonen

H+ + OH− ⇌ H2O

er en syre–base-reaksjon i begge teorier.

Solvent system definitionEdit

En av de begrensninger av Arrhenius definisjon er dens avhengighet av vann løsninger. Edward Curtis Franklin studert syre–base-reaksjoner i flytende ammoniakk i 1905 og pekte på likheter til vann-basert Arrhenius teori. Albert F.,O. Germann, arbeider med væske phosgene, COCl
2, formulert solvent-basert teori i 1925, og dermed generalisere de Arrhenius definisjon for å dekke aprotic løsemidler.

Germann påpekt at i mange løsninger, det er ioner i likevekt med nøytralt løsemiddel molekyler:

• solvonium ioner: en generisk navn for positive ioner. (Begrepet solvonium har erstattet den eldre betegnelsen lyonium ioner: positive ioner som dannes av protonation av løsemiddel molekyler.)
• solvate ioner: en generisk navn for negative ioner., (Begrepet solvate har erstattet den eldre betegnelsen lyate ioner: negative ioner som dannes av deprotonation av løsemiddel molekyler.,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., Et oppløst stoff som fører til en økning i konsentrasjonen av solvate ioner og en nedgang i konsentrasjonen av solvonium ioner er definert som en base., definisjonen viser i å beskrive reaksjonene i aprotic løsemidler, for eksempel i flytende N
  2O
  4:

  + → +

  Fordi solvent system definisjonen avhenger av oppløst stoff, så vel som på løsemiddel i seg selv, en bestemt oppløst stoff kan være enten en syre eller en base avhengig av valg av løsemiddel: HClO
  4 er en sterk syre i vann, en svak syre i eddiksyre, og en svak base i fluorosulfonic acid; denne karakteristikken av den teorien har blitt sett på som både en styrke og en svakhet, fordi enkelte stoffer (for eksempel SLIK:
  3 og NH
  3) har blitt sett til å være sure eller grunnleggende om sin egen rett., På den annen side, solvent-systemet teori har blitt kritisert for å være for generelt til å være nyttig. Det har også vært antatt at det er noe iboende sure om hydrogen forbindelser, en eiendom som ikke deles av ikke-hydrogenic solvonium salter.

  Lux–Flom definitionEdit

  Denne syre–base teori var det en gjenopptagelse av oksygen teori om syrer og baser, som er foreslått av den tyske kjemikeren Hermann Lux i 1939, ytterligere forbedret av Håkon Flood circa 1947 og er fortsatt brukes i moderne geokjemi og elektrokjemi av smeltede salter., Denne definisjonen beskriver en syre som en nox-ion (O2−
  -) godkjenner og en base som en nox-ion-donor. For eksempel:

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

  Denne teorien er også nyttig i systematisation av reaksjoner av edle gass forbindelser, spesielt xenon oksider, fluorides, og oxofluorides.

  Usanovich definitionEdit

  Mikhail Usanovich utviklet en generell teori som ikke begrenser surhet til hydrogen-som inneholder forbindelser, men hans tilnærming, utgitt i 1938, var enda mer generell enn Lewis teori., Usanovich teori kan oppsummeres som å definere en syre som noe som aksepterer negative arter eller donerer positivt, og en base som omvendt. Dette er definert begrepet redox (oksidasjon-reduksjon) som et spesielt tilfelle av syre–base-reaksjoner

  Noen eksempler på Usanovich syre–base-reaksjoner inkluderer:

  + → 2 Na+
  + SO2−
  4 (arter byttes: O2−
  anion) + → 6 NH+
  4 + 2 SbS3−
  4 (arter byttes: 3 S2−
  anioner) + → 2Na+
  + 2Cl−
  (arter byttes: 2 elektroner)