Теория кислот и оснований. Водородный показатель. Значение рН.

1. А) Кислота - это, частица, способная выступать в роли донора-протона (Н+).

Б) Протолиты (кислоты и основания) могут быть нейтральными или молеку-

лярными, катионными и анионными:

	Молекулярные или нейтральные	Катионные	Анионные
	НС1 (	nh4	hso4-
Кислоты	H2SO4	НO3+	H2ро4 -
	н3ро4	[Zn(h20)]2+
	н2о	[Cu(h20)]2+	нсо3-

2. Основание - это частица, способная принять протон (Н+), быть акцептором протона (Н+) в данной реакции.

Протолиты (кислоты и основания) могут быть нейтральными или молеку-

лярными, катионными и анионными: Таблица №6

	Молекулярные или нейтральные	Катионные	Анионные
Основания	nh3 н2о с2н5он	[Zn(oh)(h20)j+ [Cu(oh)(h20)j+	s2-, со32-, С1-, Н2ро4-, СН3соо- 4 5 3 5 он-, нсо3-

а) HPO₄²   + H₃O    H₂PO₄   + H₂O

б) HPO₄²    + OH    PO₄³   + H₂O

Значение постоянства pH биосред:

• Ионы H – катализаторы биохимических процессов

• Ферменты и гормоны биологически активны только в определенном интервале pH

• Ионы H влияют на осмотическое давление клетки

6. К протолитическим реакциям относят реакции нейтрализации, гидролиза, ионизации (диссоциации) кислот и оснований.

Реакцией нейтрализации называется протолитическое взаимодействие кислоты и основания, в результате которого образуется соль и вода:

НС1 + NaOH = NaCl + Н20

Реакции ионизации (диссоциации):

сн3соон+н2о = н3о++сн3соо-

кис. осн. сопр. кис. сопр. осн.

7. а) гидролиз по аниону:

CH3COONa + НОН = СН3СООН + NaOH

сн3соо-+ НОН = сн3соон+ он-

осн. кис. сопр. кис. сопр. осн.

б) гидролиз по катиону:

NH4C1 + НОН = NH4OH + НС1

NH4 + НОН = NH4ОН + Н+

Кис. Осн. Сопр.осн сопр.кис

Гидролитические процессы вместе с процессами растворения играют важную роль в обмене веществ. С ними связано поддержание на определенном уровне кислотности крови и других физиологических жидкостей.

8. Допишите уравнения протолитических реакций:

а) СН3СОО- + Н2О→СН3СООH + OH- (гидролиз по аниону)

осн. Кисл. С.к. с.о.

б) НСО3- + 〖ОН〗^- →H2O + CO3- (реакция нейтрализации)

кисл. Осн. С.к. с.о

нсо3-+ н2о =н2со3+ он-

осн. кис. с. к. с.o .

HCO3 + H2O = СО3 + H3O+

Кисл. Осн. С.о. с.к.

10. Общая кислотность – это сумма концентраций всех катионов H+ (свободных и связанных), находящихся в растворе. Общая кислотность равна сумме молярных концентраций эквивалентов всех кислот, находящихся в растворе:

Активная кислотность – это концентрация свободных ионов Н+, имеющихся в растворе при данных условиях. Мерой активной кислотности является значение pH раствора:

Потенциальная кислотность - это концентрация ионов Н+, связанных в молекулы или ионы слабых кислот, имеющихся в растворе.

11. . Кислота Льюиса — молекула или ион, имеющие вакантные электронные орбитали, вследствие чего они способны принимать электронные пары. Это, например, ионы водорода — протоны, ионы металлов (Ag+, Fe3+), оксиды некоторых неметаллов (например, SO3, SiO2), ряд солей (AlCl3), а также такие вещества как BF3, Al2O3. Кислоты Льюиса, не содержащие ионов водорода, называются апротонными. Протонные кислоты рассматриваются как частный случай класса кислот.

Основание Льюиса — это молекула или ион, способные быть донором электронных пар: все анионы, аммиак и амины, вода, спирты, галогены.

Принцип ЖМКО касается взаимодействий, рассматриваемых в теории кислот и оснований Льюиса. Эффективность взаимодействия кислоты и основания Льюиса зависит от их химического состава и электронного строения.

Согласно Пирсону, жёсткие кислоты — это акцепторы электронной пары, обладающие малым размером, большим положительным зарядом, большой электроотрицательностью и низкой поляризуемостью. Жёсткие основания — это доноры с аналогичными свойствами (с большим отрицательным зарядом, большой электроотрицательностью и низкой поляризуемостью). Мягкие кислоты — это кислоты Льюиса с малым положительным зарядом, большим размером, низкой электроотрицательностью и высокой поляризуемостью. Мягкие основания — это основания Льюиса с теми же свойствами. Жёсткость кислоты или основания означает его склонность образовывать связи преимущественно ионного характера, а мягкость кислоты или основания — склонность к образованию связей ковалентного характера.

12. На основании справочных данных рКа(NH4+) = 9,62, рКа (СН3СОН) =16, рКа(НСООН)=3,7, определите, чем будут являться по отношению к NH3 метанол и муравьиная кислота. Допишите уравнение протолитической реакции:

NH3+ НСООН→ … +… Укажите сопряженные кислотно- основные пары.

Чем меньше pKa, тем сильнее кислота и слабее сопряженное ей основание.

Т.к. рКа(NH4+) = 9,62, иона аммония – слабая кислота, поэтому аммиак (с.о.) является сильным основанием.

рКа(NH4+) < рКа (СН3СОН), СН3СОН по отношению к NH3 – основание

рКа(NH4+) > рКа(НСООН), НСООН по отношнию к NH3 – кислота

NH3+ НСООН→ NH4 + HCOO-

О. к. с.к. с.о.

13. Объясните с точки зрения теории Льюиса следующие кислотно- основные взаимодействия: NH3 + H+ → [ NH4+ ]; BF3 + F- → [BF3]-. Что называется кислотой и основанием согласно теории Льюиса?

Кислота Льюиса — молекула или ион, имеющие вакантные электронные орбитали, вследствие чего они способны принимать электронные пары.

Основание Льюиса — это молекула или ион, способные быть донором электронных пар

В реакции

NH3 + H+ → [ NH4+ ]

Ион H+ способен принять электронную пару от NH3, следовательно H+ - кислота Льюиса, аммиак – основание Льюиса.

BF3 + F- → [BF4]-

BF3 способен принять электронную пару от F-: BF3 – кислота Льюиса, F- - основание Льюиса.