Asid-asas Arrhenius, Teori Bronsted-Lowry, Lewis

Graf yang mengaitkan tiga teori utama asid dan asas. Sumber: TEM5Psu, CC BY-SA 3.0, melalui Wikimedia Commons

Apakah teori asid dan asas?

Teori Asid dan Asas adalah satu set sumbangan konseptual yang menentukan dan membezakan asid dan asas, dua konglomerat bahan kaitan yang besar dalam bidang kimia.

Akarnya berasal dari ciri -ciri pertama yang dibuat oleh Robert Boyle pada tahun 1661, yang menentukan asid seperti bahan masam dan menghakis yang mengubah warna kertas biru ke kertas merah; Dan pangkalan seperti bahan sabun yang, tidak seperti asid, ubah warna kertas merah ke biru.

Antoine Lavoisier mencadangkan bahawa semua asid mengandungi atom oksigen, seperti h₂SW₄ dan hno₃. Berabad -abad kemudian pada tahun 1811 Humphry Davy mendapati bahawa banyak asid sebenarnya tidak mempunyai atom oksigen, seperti HCl, HF, HBR, dll.

Dan sejurus sebelum kemunculan triad asid-asas yang terkenal (imej unggul), Justig Liebig mencadangkan bahawa asid mempunyai atom hidrogen yang boleh digantikan oleh kation logam.

Pengetahuan empirikal ini berfungsi sebagai inspirasi untuk teori-teori asid dan asas semasa: Arrhenius, Bronsted-Lowry dan Lewis. Seperti yang dilihat dalam graf, teori Arrhenius adalah yang paling ketat atau terhad dari semua, sementara Lewis adalah yang paling umum dan global.

Teori Arrhenius

Dicadangkan oleh 1884 oleh Svante Arrhenius, teorinya mengatakan bahawa asid apabila dibubarkan dalam ion menghasilkan air h h₃Sama ada⁺ atau h⁺; Semasa pangkalan, ketika membubarkan air, menghasilkan atau melepaskan ion OH^-.

Ion h₃Sama ada⁺ Dan oh^- Mereka menggabungkan dalam tindak balas yang boleh diterbalikkan yang menimbulkan molekul air:

H₃Sama ada⁺  +  Oh^-   ⇌ 2h₂Sama ada

Boleh melayani anda: asid disulfurik: apakah, struktur, sifat, kegunaan

Oleh itu, asid arrhenius juga yang meningkatkan kepekatan ion h₃Sama ada⁺, Walaupun asas Arrhenius adalah salah satu yang meningkatkan kepekatan ion oh^-.

Ini bermaksud bahawa asid arrhenius tidak semestinya mengandungi ion h₃Sama ada⁺, Dan pangkalan Arrhenius tidak perlu mempunyai ion oh^- Dalam strukturnya.

Contoh dan batasan

Pertimbangkan penyisihan berikut:

Hcl (ac) → h⁺(Ac) +cl^-(Ac)

NaOH (AC) → NA⁺(Ac) +oh^-(Ac)

HCl adalah asid arrhenius kerana apabila ia dibubarkan di dalam air ia menghasilkan ion h⁺, atau lebih tepat, h ion₃Sama ada⁺. Dan sebaliknya, NaOH adalah pangkalan Arrhenius kerana apabila ia dibubarkan di dalam air, OH ion dikeluarkan^-. Bahan ini bertindak balas antara satu sama lain untuk menghasilkan garam dan air:

HCl (AC) + NaOH (AC) → NaCl (AC) + H₂Sama ada

Masalah dengan teori Arrhenius terletak pada hakikat bahawa ia hanya terhad kepada penyelesaian berair, dan oleh itu, hanya terpakai untuk bahan yang larut dalam air. Sebagai contoh, MGO sangat tidak larut di dalam air, namun ia adalah oksida asas.

Ia juga tidak dapat menjelaskan sendiri bagaimana bahan seperti NH₃ dan cao menghasilkan ion oh^- dibubarkan di dalam air, walaupun mereka tidak mempunyai ion oh^- Dalam struktur molekul atau kristalnya (seperti halnya NaOH atau KOH).

Dan dia tidak menjelaskan bagaimana CO₂ boleh melepaskan ion h₃Sama ada⁺ Di dalam air tanpa sebarang atom hidrogen dalam struktur molekulnya (seperti halnya dengan HCl atau H₂SW₄).

Teori Brönsted-Lowry

Cadangan secara individu pada tahun 1923 oleh Johannes Bronsted dan Thomas Lewry, teori asid dan pangkalan mereka mengatakan bahawa asid adalah semua bahan yang dapat menderma ion h⁺, dan bahawa asas sebaliknya adalah apa -apa bahan yang mampu menerima h ini⁺. Teori ini lebih umum daripada Arrhenius dan meliputi beberapa batasannya.

Boleh melayani anda: Penyelesaian Molar: Konsep, Penyediaan, Contoh

Contoh

Pertimbangkan persamaan peneutralan antara h lagi₃Sama ada⁺ Dan oh^- Untuk menghasilkan dua molekul air:

Contoh peneutralan asid dan asas air. Sumber: Gabriel Bolívar.

Perhatikan bahawa h₃Sama ada⁺ Dilakukan h⁺ yang akan dihubungkan dengan segera atau diselaraskan dengan OH^- betul betul. Bila h⁺ Ia berakhir dikaitkan dengan salah satu pasang bebas elektron oh^-, Dua molekul air neutral kekal sebagai produk.

H₃Sama ada⁺ Oleh itu, ia adalah asid Brnsted-lowry, kerana menderma H⁺, Dan oh^- Ia adalah pangkalan Brnsted-Lowry untuk menerima h ini⁺.

Satu lagi contoh tindak balas asid adalah seperti berikut:

NH₃(g) + HCl (g) → NH₄CL (s)

Reaksi ini, menurut Arrhenius, tidak dapat dianggap jenis asid-asas kerana ia tidak berlaku dalam medium berair tetapi dalam fasa stim atau dalam keadaan gas. NH₃ Ia adalah pangkalan Brnsted kerana ia menerima HCl H dengan mendermakan beberapa elektron yang terletak pada atom nitrogen; Dan HCl, logik, menjadi asid brnsted.

Oleh itu, MGO adalah pangkalan Brnsted kerana ia dapat menerima H⁺ asid untuk berubah menjadi mg (OH)₂.

Teori Lewis

Teori Bronsted-Lowry menerangkan spektrum tindak balas asid yang luas. Walau bagaimanapun, mengabaikan reaksi tersebut di mana ion⁺ Dan oh^- Mereka tidak terlibat sama sekali, serta penyertaan yang lebih besar dari elektron bebas dalam mekanisme molekul.

Oleh itu, pada tahun 1923 g. N. Lewis mencadangkan teori asas asid yang mengatakan yang berikut: Asid adalah bahan yang mampu menerima pasangan elektron, sementara pangkalan adalah salah satu yang menyumbangkan pasangan elektron ini.

Ia boleh melayani anda: DAPI (4 ', 6-diamidino-2-fenylindol): Ciri-ciri, Yayasan, Penggunaan

Sebagai contoh, ion h⁺ Ia adalah asid Lewis kerana ia menerima pasangan elektron mana -mana spesies di sekitar: dari h₂Atau berasal dari h₃Sama ada⁺, daripada NH₃ Berasal dari NH₄⁺, dan lain-lain.

Contoh dan kelebihan

Pertimbangkan contoh lain dalam reaksi berikut:

Contoh peneutralan antara asid dan asas Lewis. Sumber: Gabriel Bolívar.

NH₃ Selesai sepasang elektron (biru) atom nitrogen ke atom boron bf₃. Oleh itu, NH₃ Ia adalah pangkalan Lewis kerana menyumbangkan sepasang elektron, dan BF₃ Ia adalah asid Lewis kerana dia menerimanya.

Secara umum, kation dan spesies elektron miskin adalah asid Lewis, manakala spesies anion dan elektron adalah pangkalan Lewis.

Kelebihan yang ditawarkan.

Contohnya: h₂O Ia mempunyai elektron bebas dalam oksigen. Sekiranya anda mendermakan salah seorang daripada mereka ke ion h⁺, akan bertindak sebagai pangkalan Lewis, sebagai h⁺ Akibatnya asid Lewis.

Menurut Bronsted-Lowry, h₂Atau saya akan bertindak sebagai pangkalan kerana ia tepat menerima h⁺ Dengan mendermakan beberapa elektron percuma mereka. Dan akhirnya, h₂Atau ia juga merupakan asas mengikut teori Arrhenius kerana kepekatan ion h menurun⁺ dalam persekitaran berair, dan seterusnya meningkatkan kepekatan ion OH^-.

Rujukan

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kimia. (8th ed.). Pembelajaran Cengage.
2. Shiver & Atkins. (2008). Kimia bukan organik. (Edisi Keempat). MC Graw Hill.
3. Clark Jim. (2002). Teori asid dan pangkalan. Pulih dari: chemguide.co.UK
4. Broderick c., Moussa m., & Clark J. (21 Ogos 2020). Gambaran keseluruhan asid dan pangkalan. Kimia Librettexts. Pulih dari: chem.Libretxts.org
5. Wikipedia. (2020). Tindak balas asid-asas. Diperoleh dari: dalam.Wikipedia.org
6. Universiti Texas A & M. (s.F.). Asid dan Pangkalan: Pengembangan Asid dan Pangkalan. Pulih dari: chem.Tamu.Edu