Шкала значений водородного показателя и концентрации катионов водорода

рН 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

[H⁺]10^-1 10^-2 10^-3 10^-4 10^-5 10^-6 10^-7 10^{- 8} 10^-9 10^-10 10^-11 10^-12 10^-13 10^-14

с ильно-кислая слабо-щелочная

слабо-кислая сильно-щелочная

увеличение кислотности увеличение щелочности

нейтральная

17

V. Протолитическая теория бренстеда-лоури

Протолитическая теория кислот и оснований, предложена в 1923 году датским ученым Бренстедом и английским ученым Лоури.

Согласно этой теории: кислотами (основаниями) являются вещества, молекулы или ионы, которые отдают (соотвественно, присоединяют) протоны. Как те, так и другие получили название протолитов. Под протоном понимают положительный ион водорода (катион водорода Н⁺).

Реакции отщепления протонов изображаются уравнением:

кислота основание + Н⁺

Например:

HCl  + H⁺ + Cl^-

где Сl^- - основание, сопряженное кислоте HCl.

Свободные протоны в растворах самостоятельно не существуют. Они переходят от кислоты к какому-либо основанию, поэтому в растворе всегда протекают два процесса:

CH₃COOH  CH₃COO^-- + H⁺

к-та 1 осн-ие 1

NH₃ + H⁺  NH₄⁺

осн-ие 2 к-та 2

Равновесие между ними изображают:

кислота 1 + основание 2  Основание 1 + кислота 2

С H₃COOH + NH₃ CH₃COO^- + NH₄⁺

сопряженные кислота и сопряженные кислота и

основание №1 основание № 2

Таким образом, из кислоты и основания всегда получаются новые сопряженные кислота и основание. Теория расширила круг кислот и оснований – ими могут быть ионы. Одно и то же вещество в зависимости от того, с чем оно реагирует, может быть либо кислотой или основанием.

Льюис предложил общее определение:

кислота – это вещество, которое акцептирует электронную пару;

основание - это вещество, которое предоставляет электронную пару. Исходя из этого определения, взаимодействие между кислотами и основаниями сводится к формированию ковалентной связи по донорно-акцепторному механизму:

: NH₃ + H⁺  NH₄⁺

18

Из представлений Бренстеда-Лоури вода обладает амфотерными свойствами, так как способна отдавать и присоединять протоны. В присутствии более

сильных оснований вода ведет себя как кислота, а в присутствии более сильных кислот, как основание:

H₂O + NH₃  NH₄⁺ + OH^—

^{к-та осн..}

HCl + H₂O  H₃O⁺ + Cl^--

^{к-та осн.}

Теория вскрыла относительность понятий о кислотах и основаниях и показала, что продукты их взаимодействия следует рассматривать как новые кислоты и основания.