Протолитическая теория кислот и оснований.

Классическое представление о кислотах и основаниях дает теория Аррениуса. Согласно этой теории:

Кислота – электролит, при диссоциации которого образуется в качестве катиона – ион водорода.

Основание – электролит, при диссоциации которого образуется в качестве аниона – гидроксид-ион.

Однако, эта теория не может объяснить кислотно-основные свойства веществ, таких как аммиак, анилин – проявляющих основные свойства и галогенидов металлов или неметаллов (PCl₅), проявляющих кислотные свойства.

Поэтому в 1923 году Бренстедом и Лоури была предложена более общая теория кислот и оснований.

Основные положения протолитической теории:

1. Кислотно-основные реакции осуществляются за счет переноса протона Н⁺ от кислоты к основанию.

2. Реакции, сопровождающиеся переносом Н⁺, называются протолитическими, а вещества, участвующие в них – протолитами.

3. Кислота – это протолит, который является донором Н⁺, т.е. способна отдавать протон.

Кислота, отдавая протон, превращается в основание, которое называется сопряженным.

Кислота ⇄ H⁺ + сопряженное основание

HCl ⇄ H⁺ + Cl ^–

кислота сопр. осн-е

4. Основание – это протолит, который является акцептором протона H⁺, т.е. способно принимать протон.

Основание, присоединив H⁺, превращается в кислоту, которая называется сопряженной.

Основание + H⁺ ⇄ сопряженная кислота

NН₃ + H⁺ ⇄ NH₄⁺

основание сопр. к-та

5. Кислота и соответствующее ей сопряженное основание или основание и сопряженная с ним кислота образуют протолитические пары или сопряженные кислотно-основные пары:

HCl - Cl ^{– ;} NН₃ - NH₄⁺

к с.о о. с.к.

Сила кислоты определяется ее способностью отдавать H⁺, а сила основания – его способностью присоединять H⁺. Поэтому сильная кислота, отдав протон, превращается в слабое сопряженное основание, т.е. частицу, плохо присоединяющую протон, а сильное основание – соответственно, в слабую сопряженную кислоту.

В каждой протолитической реакции участвуют 2 пары кислот и оснований и схематически это можно изобразить так:

HCl/Cl^–, H₂O/H₃O⁺

NH₃/NH₄⁺, H₂O/H₃O⁺

Классификация кислот и оснований.

По теории Бренстеда и Лоури, как видно из примеров, понятия кислоты и основания значительно расширены. Кислотами и основаниями могут быть как молекулы, так и ионы.

Примеры протолитов.

Типы частиц	кислоты	основания
Нейтральные молекулы	H2SO4, HNO3, HBr, HCl	H2O, NH3, C2H5OH, CH3NH2
Катионы	NH4+, H3O+, [Cr(H2O)6]3+	[Cr(H2O)5(OH)]2+, [Al(H2O)4(OH)2]+
Анионы	HSО4 –, HPО4 2–, HS –	Cl –, F –, Br –, OH –, СН3СОО –

Из приведенных примеров видно, что есть вещества или частицы, способные проявлять свойства и кислот и оснований, например вода.

H₂О ⇄ H⁺ + ОН ^– Н₂О + H⁺ ⇄ H₃О⁺

кислота сопр. осн-е основание сопр. к-та

Протолиты, способные как отдавать протон, так и принимать протон, т.е. обладающие как протонодонорными, так и протоноакцепторными свойствами, называются амфолиты.

К амфолитам относятся: вода, спирты, карбоновые кислоты, жидкий аммиак, гидрид анионы многоосновных кислот и т.д.

Характерной реакцией амфолитов является реакция кислотно-основного диспропорционирования или автопротолиза (самоионизации).