Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






  • Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
    Тот, кто работает в сфере услуг, знает — без ведения записи клиентов никуда. Мало того, что нужно видеть свое расписание, но и напоминать клиентам о визитах тоже. Нашли самый бюджетный и оптимальный вариант: сервис VisitTime.
    Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
    Чат-бот для мастеров и специалистов, который упрощает ведение записей:
    Сам записывает клиентов и напоминает им о визите;
    Персонализирует скидки, чаевые, кэшбэк и предоплаты;
    Увеличивает доходимость и помогает больше зарабатывать;
    Начать пользоваться сервисом
  • Лекция № 11. Теории кислот и оснований






    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,

     

    HCl = H+ + Cl-

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

     

    HCl + H2O = H3O+ + Cl-

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

     

    CH3COOH CH3COO- + H+

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

    H3PO4 H+ + H2PO4-;

    H2PO4- H+ + HPO42-;

    HPO42- H+ + PO43-;

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

    H3PO4 3H+ + PO43-; = К1× К2× К3

    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).

     

    nH+ + M = Mn+ + n/2H2­;

    H3O+ + OH- = 2H2O

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

     

    NaOH = Na+ + OH-

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

     

    Mg(OH)2 Mg(OH)+ + OH-

    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.

     

    NH3 + HCl = NH4Cl

    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:

    кислота основание

    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.

    кислота Льюиса основание Льюиса

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

     

    H3N: + BF3 = H3N: ®BF3

    кислота Льюиса основание Льюиса

    Fe3+ + 6: CN- = [Fe(CN)6]3-

    кислота Льюиса основание Льюиса

    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

     

    H2O + H2O H3O+ + OH-,

    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:

     

    NH3 + NH3 NH4+ + NH2-

    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.

     

    NH4Cl = NH4+ + Cl-; NaNH2 = Na+ + NH2-

    кислота основание

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

    NH4Cl + NaNH2 = NaCl + 2NH3

    кислота основание соль растворитель

    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






    © 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
    Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
    Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.