Иоханн Николаус Брёнстед и Михаил Ильич Усанович

В истории химии понятия кислота и основания прошли долгий путь развития. Первое общепринятое определение кислот и оснований стало возможным лишь на основе теории электролитической диссоциации Аррениуса. Математическую трактовку свой ств кислот и оснований дал Сёренсен в 1909 г., введя величину рН. В установлении более широкого понятия принимает участие такие ученые как англичанин Лаури и датчане Бренстед и Бьеррум.

Брёнстед родился 22февраля 1879 г. в Варде (Дания). В 1897 г. стал студентом в Копенгагене. В 1899 г. Брёнстедсдал экзамен на звание инженера, спустя три года стал магистром, а в 1908 г. доктором наук. Брёнстед был профессором химии Копенгагенского университета и физикохимической лаборатории. В 1930 г. он стал директором политехнического отделения физико-химической лаборатории. В 1930 г. он стал физико-химического института Высшей технической школы в Копенгагене.

В 1912 г. Брёнстед принимал участие в написании «Учебника физической химии», в 1916 г. были опубликованы его «Основы неорганической химии».

На основании своих обширных исследований свойств растворов солей Брёнстед, в 1923 г. пришел к новому определению понятия кислоты. Исходя из результатов измерения физико-химических свойств растворов и опираясь на теорию Аррениуса, а также на закон действия масс, он достиг углубленного общего понимания характера кислот, отщепляющих протон, т.е. кислот в классическом смысле.

С 1926 г. по 1928 г. Брёнстед читал лекции в высших учебных заведениях США. В то же время он продолжал разрабатывать теорию кислот и теорию каталитических процессов. Особое внимание Брёнстед уделил изучению реакций, катализируемых кислотами и основаниями. Наряду с этим Брёнстед продолжал начатые ранее физико-химические исследования термодинамических свойств растворов. В дальнейшем он расширил свои работы проведением интенсивных исследований по коллоидной химии, изучая влияние растворителя на некоторые реакции и, наконец, занимаясь физико-химическими исследования свойств ВМС. Брёнстед скончался в Копенгагене 17 декабря 1947 г. в возрасте 68 лет.

Уже при жизни Брёнсте заслужил уважение и восхищение ученых за созданную им теорию кислот и оснований.

Брёнстед определял кислоты и основания в зависимости от роли, которую играет ион водорода в системе кислота-основание6

Кислота ↔основание + протон

В том же году, что и Брёнстед, и Лаури, Г.Н. Льюис сформулировал свои мысли о расширении области применения кислот и оснований. В обосновании своей теории Льюис исходил из электронной структуры кислот и оснований и из функции электронной пары при образовании координационной ковалентной связи. По Льюису поведение кислот и оснований характеризуется четырьмя критериями, подающимися экспериментальной проверке:

• Превращение кислот и оснований в конечные нейтральные продукты происходит очень быстро.

• Кислота (основание) вытесняет более слабую кислоту (основание) из их соединений.

• Кислоты и основания могут взаимно титроваться с применением цветных индикаторов.

• Кислоты и основания могут оказывать очень сильное внимание на ускорение химических процессов за счет каталитического действия.

С учетом всего этого Льюис, сводя свойства веществ к их электронной структуре, пришел к следующим определениям понятий кислоты и основания:

Кислоты – частицы, присоединяющие электронную пару при образовании ковалентной связи; основания – частицы, отдающие пару электронов при образовании ковалентной связи.

Дальнейшим развитием теории Брёнстеда можно считать определение понятия «кислота», предложенное Усановичем. Это определение гораздо шире того, которое дал Брёнстед и освобождает химическую мысль от ограничений, неизбежно вносимых теорией водородных кислот.

Многочисленные экспериментальные исследования электропроводности привели Усановича к очень важному заключению, что предпосылкой появления электропроводности является реакция между кислотой и основанием, приводящая к образованию электролита, т.е. соли. В качестве кислот в этих случаях выступают и такие вещества, как трихлорид мышьяка, трихлорид сурьмы и т.д. Следовательно, необходимо новое определение понятий кислота и основание.

В 1928 г. Усанович опубликовал изложение своих теоретических воззрений на кислоты и основания. Основное положение этой теории состоит в отказе от водорода как универсального носителя кислотных свойств соединений. По Усановичу, кислотами являются все вещества, которые могут реагировать с основаниями, образуя соли. Очень многие из этих веществ не содержат в своем составе водорода. В частности, к кислотам должны быть причислены все катионы. Амфотерность трактуется следующим образом: вообще все полярные вещества амфотерны. Способность веществ реагировать как кислота или как основание в зависимости от природы соответствующего сореагента доказывает относительный характер химических свойств веществ. Реакции между веществами, обладающими противоположными (кислотными или основными) свойствами, приводят к ослаблению, но не к полному исчезновению этих свойств. На этом основании Усанович сделал неизбежный вывод, что как кислотность, так и основность – свойства, присущие в той или иной степени каждому веществу, а вовсе не связанные с принадлежностью к определенному классу соединений. Изложенные соображения убеждают в том, что при рассмотрении вопроса о кислотах и основаниях идет речь о химических функциях, а не о классах веществ. Понятия о кислоте и основании находятся в такой же взаимосвязи, как понятия «окислитель» и «восстановитель». Реакции комплексообразования также рассматриваются как кислотно-основное взаимодействие.

В работах по изучению растворов основным методом исследования является физико-химический анализ. Он изучал электропроводность, вязкость, их температурные коэффициенты, показатель преломления и др. физические свойства растворов (давление пара, температура плавления и кипения); кроме того он анализировал закономерности, связывающие свойства растворов с их составом.

Михаил Ильич Усанович родился 16 июня 1894 г. в семье врача в городе Житомире на Украине. В 1912 г. окончил с золотой медалью гимназию. До 1917г. учился на физико-математическом факультет Киевского университета, ученик Верна. В 1930 г. Усанович стал профессором. С 1935 г. – зав.кафедрой физической химии Среднеазиатского университета и директором химического института при университете.В 1946 г. был избран чл.-корр., а в 1962 г. действительным членом Академии наук Казахской ССР. Награжден орденами и медалями СССР, отмечен академическими отличиями (в числе которых почетный знак Высшей школы в Потсдаме).