Лекция № 11. Теории кислот и оснований

💸 Как сделать бизнес проще, а карман толще?

Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое раписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Проблема в том, что средняя цена по рынку за такой сервис — 800 руб/мес или почти 15 000 руб за год. И это минимальный функционал. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
⚡️ Для новых пользователей первый месяц бесплатно. А далее 290 руб/мес, это в 3 раза дешевле аналогов. За эту цену доступен весь функционал: напоминание о визитах, чаевые, предоплаты, общение с клиентами, переносы записей и так далее.
✅ Уйма гибких настроек, которые помогут вам зарабатывать больше и забыть про чувство «что-то мне нужно было сделать».
Сомневаетесь? нажмите на текст, запустите чат-бота и убедитесь во всем сами!

Существует несколько теорий кислот и оснований. Одна из первых нашла свое отражение в теории электролитической диссоциации, с точки зрения которой кислота - это электролит, отщепляющий при диссоциации в качестве катиона только катион водорода. Например,

Реальный процесс значительно сложнее, и представляет собой взаимодействие растворенного вещества с водой с образованием катиона гидроксония:

Слабые кислоты диссоциируют обратимо и в их растворах устанавливается равновесие, которое характеризуется соответствующей константой - константой кислотной диссоциации, K_a.

Процесс диссоциации слабых многоосновных кислот происходит ступенчато, причем каждая ступень характеризуется своей константой, например:

Суммирование уравнений ступенчатой диссоциации дает общее уравнение диссоциации кислоты. Соответственно произведение ступенчатых констант дает общую константу электролитической диссоциации.

Присутствие в растворах кислот катиона гидроксония обуславливает их общие физические свойства, из которых важнейшим является окрашивание индикаторов в соответствующие цвета: лакмуса в красный, метилового оранжевого в розовый. Фенолфталеин в кислых растворах бесцветен. Важнейшими химическими свойствами кислот являются растворение металлов, стоящих в ряду стандартных электродных потенциалов левее водорода, и взаимодействие с основаниями с образованием солей и воды (реакция нейтрализации).

Основание в рамках теории электролитической диссоциации - это электролит, отщепляющий при диссоциации в качестве аниона только гидроксид-анион. Например,

Очевидно, что процесс диссоциации слабых оснований обратим и характеризуется соответствующей константой равновесия - константой основной диссоциации, K_b.

Общие физические и химические свойства растворов оснований вызваны присутствием в них гидроксид-анионов. Растворы оснований придают характерную окраску кислотно-основным индикаторам: лакмусу - синюю, метиловому оранжевому - желтую, фенолфталеину - малиновую.

Теория электролитической диссоциации удовлетворительно объясняет реакции кислотно-основного взаимодействия в водных растворах, но не пригодна для описания реакций данного типа, протекающих в неводных растворителях или в газах. Примером такой реакции может служить взаимодействие газообразных аммиака и хлороводорода.

Продуктом реакции является соль - хлорид аммония, следовательно реакция является кислотно-основной. Свое объяснение она находит в рамках современных теорий кислот и оснований: протолитической теории Брёнстеда-Лоури и электронной теории Льюиса.

Согласно протолитической теории Брёнстеда-Лоури, кислота - это соединение, являющееся донором катиона водорода (протона). Основание - это акцептор протона. С точки зрения этой теории взаимодействие аммиака с хлороводором трактуется как кислотно-основное:

Процесс присоединения протона к молекуле аммиака электронная теория Льюиса рассматривает более широко, как донорно-акцепторное взаимодействие. В рамках данной теории кислота - это акцептор неподеленной электронной пары, а основание - это донор неподеленной электронной пары.

Теория Льюиса позволяет трактовать как кислотно-основные и те реакции, которые не сопровождаются переносом протона, например,

Для описания кислотно-основных реакций в неводных растворителях обычно используется теория сольвосистем, которая рассматривает взаимодействие относительно процесса собственной диссоциации растворителя. Кислотой является вещество, растворение которого увеличивает концентрацию положительных ионов растворителя. Основанием является вещество, растворение которого приводит к увеличению концентрации отрицательных ионов растворителя. Если рассмотреть уравнение собственной диссоциации воды

то можно увидеть, что теория сольвосистем включает теорию Аррениуса как частный случай. Кроме этого она позволяет рассматривать кислотно-основные реакции в неводных растворителях. В качестве примера такого растворителя рассмотрим жидкий аммиак, который подвергается автоионизации по следующей схеме:

Вещества, растворяющиеся в аммиаке с отщеплением катиона аммония, будут вести себя в нем как кислоты. Вещества, растворение которых в жидком аммиаке ведет к увеличению концентрации амид-анионов, будут вести себя как основания.

Для данной пары кислота - основание можно составить уравнение реакции нейтрализации:

Этот пример наглядно показывает, что кислотно-основные свойства вещества зависят от растворителя. Так, хлорид аммония, который в воде является солью, в жидком аммиаке будет вести себя как кислота.

Литература: [1] с. 234 - 237; [2] с. 309 - 313; [3] с. 131 - 132