Bronsted Lowry Θεωρία Οξέων και Βάσεων

Η θεωρία Brønsted-Lowry με βάση την όξινη βάση (ή η θεωρία Bronsted Lowry) ταυτοποιεί ισχυρά και ασθενή οξέα και βάσεις με βάση το αν το είδος δέχεται ή δωρίζει πρωτόνια ή Η⁺. Σύμφωνα με τη θεωρία, ένα οξύ και μια βάση αντιδρούν μεταξύ τους προκαλώντας το σχηματισμό του οξέος συζευγμένη βάση και η βάση για να σχηματίσει την συζευγμένου οξέος με την ανταλλαγή ενός πρωτονίου. Η θεωρία προτάθηκε ανεξάρτητα από τον Johannes Nicolaus Brønsted και τον Thomas Martin Lowry το 1923.

Στην ουσία, η θεωρία βάσης οξέος Brønsted-Lowry είναι μια γενική μορφή τη θεωρία Arrhenius των οξέων και των βάσεων. Σύμφωνα με τη θεωρία Arrhenius, ένα οξύ Arrhenius είναι ένα που μπορεί να αυξήσει το ιόν υδρογόνου (H⁺) σε υδατικό διάλυμα, ενώ μια βάση Arrhenius είναι ένα είδος που μπορεί να αυξήσει το ιόν υδροξειδίου (ΟΗ^-) σε νερό. Η θεωρία του Arrhenius είναι περιορισμένη επειδή αναγνωρίζει μόνο τις αντιδράσεις οξέος-βάσης στο νερό. Η θεωρία Bronsted-Lowry είναι ένας περιεκτικότερος ορισμός, ικανός να περιγράφει συμπεριφορά οξέος-βάσης υπό ευρύτερο φάσμα συνθηκών. Ανεξάρτητα από τον διαλύτη, μια αντίδραση Bronsted-Lowry με βάση την οξύτητα λαμβάνει χώρα κάθε φορά που ένα πρωτόνιο μεταφέρεται από ένα αντιδραστήριο στο άλλο.

Λέξεις κλειδιά: Brønsted-Lowry Acid-Theory Βάσης

• Ένα οξύ Bronsted-Lowry είναι ένα χημικό είδος ικανό να δώσει ένα πρωτόνιο ή ένα κατιόν υδρογόνου.
• Μια βάση Bronsted-Lowry είναι ένα χημικό είδος ικανό να δέχεται ένα πρωτόνιο. Με άλλα λόγια, είναι ένα είδος που έχει α μεμονωμένο ζεύγος ηλεκτρονίων διαθέσιμο για σύνδεση με το Η⁺.
• Αφού ένα οξύ Bronsted-Lowry δώσει ένα πρωτόνιο, σχηματίζει τη συζευγμένη βάση του. Το συζυγές οξύ μιας βάσης Bronsted-Lowry σχηματίζεται από τη στιγμή που δέχεται ένα πρωτόνιο. Το συζευγμένο ζεύγος οξέος-βάσης έχει τον ίδιο μοριακό τύπο με το αρχικό ζεύγος οξέος-βάσης, εκτός του ότι το οξύ έχει ακόμη ένα Η⁺ σε σύγκριση με τη συζευγμένη βάση.
• Ισχυρά οξέα και βάσεις ορίζονται ως ενώσεις που ιονίζουν πλήρως με νερό ή υδατικό διάλυμα. Τα ασθενικά οξέα και βάσεις διαχωρίζονται μόνο εν μέρει.
• Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, το νερό είναι αμφοτερικό και μπορεί να λειτουργήσει ως ένα οξύ Bronsted-Lowry και Bronsted-Lowry.

Σε αντίθεση με το οξύ και τις βάσεις Arrhenius, τα ζεύγη οξέων-βάσεων Bronsted-Lowry μπορούν να σχηματιστούν χωρίς ένα αντίδραση σε υδατικό διάλυμα. Για παράδειγμα, η αμμωνία και το υδροχλώριο μπορούν να αντιδράσουν για να σχηματίσουν στερεό χλωριούχο αμμώνιο σύμφωνα με την ακόλουθη αντίδραση:

NH₃(g) + HCl (g) -> ΝΗ₄Cl (s)

Στην αντίδραση αυτή, το οξύ Bronsted-Lowry είναι HCl επειδή δίδει ένα υδρογόνο (πρωτόνιο) στο ΝΗ₃, τη βάση Bronsted-Lowry. Επειδή η αντίδραση δεν εμφανίζεται στο νερό και επειδή ούτε το αντιδραστήριο σχημάτισε Η⁺ ή ΟΗ^-, αυτό δεν θα ήταν μια αντίδραση όξινης βάσης σύμφωνα με τον ορισμό του Arrhenius.

Για την αντίδραση μεταξύ υδροχλωρικού οξέος και νερού, είναι εύκολο να προσδιοριστούν τα ζεύγη συζευγμένων οξέων-βάσεων:

HCl (υδατ.) + Η₂O (1) → Η₃Ο⁺ + Cl^-(aq)

Το υδροχλωρικό οξύ είναι το Οξύ Bronsted-Lowry, ενώ το νερό είναι η βάση Bronsted-Lowry. Η συζευγμένη βάση για το υδροχλωρικό οξύ είναι το χλωριούχο ιόν, ενώ το συζυγές οξύ για το νερό είναι το ιόν υδρογόνου.

Όταν ερωτάται αν μια χημική αντίδραση περιλαμβάνει ισχυρά οξέα ή βάσεις ή αδύναμα, βοηθά να κοιτάξουμε το βέλος ανάμεσα στα αντιδραστήρια και τα προϊόντα. Ένα ισχυρό οξύ ή βάση αποστασιοποιείται πλήρως στα ιόντα του, αφήνοντας κανένα μη συνδεδεμένο ιόν μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης. Το βέλος συνήθως δείχνει από αριστερά προς τα δεξιά.

Από την άλλη πλευρά, τα ασθενή οξέα και βάσεις δεν διαχωρίζονται πλήρως, οπότε το βέλος αντίδρασης δείχνει τόσο αριστερά όσο και δεξιά. Αυτό υποδηλώνει ότι καθιερώνεται μια δυναμική ισορροπία στην οποία το ασθενές οξύ ή η βάση και η διαχωρισμένη μορφή τους παραμένουν παρόντα στη λύση.

Ένα παράδειγμα εάν η διάσπαση του ασθενώς οξεικού οξικού οξέος σχηματίζει ιόντα υδρογόνου και οξικά ιόντα σε νερό:

CH₃COOH (υδατ.) + Η₂O (l) ⇌ Η₃Ο⁺(υδ) + CH₃ΕΡΩΤΟΛΟΓΩ^-(aq)

Στην πράξη, μπορεί να σας ζητηθεί να γράψετε μια αντίδραση και όχι να σας δοθεί. Είναι καλή ιδέα να θυμάστε το σύντομο λίστα ισχυρών οξέων και ισχυρές βάσεις. Άλλα είδη ικανά για μεταφορά πρωτονίων είναι ασθενή οξέα και βάσεις.

Ορισμένες ενώσεις μπορούν να λειτουργήσουν είτε ως ασθενές οξύ είτε ως ασθενής βάση, ανάλογα με την κατάσταση. Ένα παράδειγμα είναι το φωσφορικό οξύ, το HPO₄^2-, το οποίο μπορεί να δρα ως οξύ ή βάση σε νερό. Όταν είναι δυνατές διάφορες αντιδράσεις, οι σταθερές ισορροπίας και το ρΗ χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό του τρόπου με τον οποίο θα προχωρήσει η αντίδραση.