СЕСИЯ 4 Киселинно-базов баланс
Теория на киселините и основите
Съдържанието на понятията "киселина" и "основа" в процеса на развитие на химическата наука се промени значително, оставайки един от основните въпроси на химията.
През 1778 г. френският учен Лавоазие излага "кислородната теория на киселините", според която общите свойства на киселините се дължат на задължителното присъствие на кислородни атоми в тях. Тази теория обаче веднага срещна трудности.
Антоан Лоран Лавоазие (1743-1794)
Голяма заслуга на Лавоазие е привеждането в системата на огромния фактически материал, натрупан от химията. Той разработи (заедно с други трима френски химици) рационална химическа номенклатура, направи точна класификация на всички известни по това време вещества (елементи и химични съединения).
Редица съединения (солна киселина HCl, циановодородна киселина HCN и др.), Които имат изразени киселинни свойства, въпреки това нямат кислородни атоми в състава си. В същото време металните оксиди, както и някои неметални оксиди, съдържащи кислород, нямат киселинни свойства.
В началото на 19 век немският учен Юстус Либих предлага "водородната теория на киселините", според която киселината е водородно съединение, способно да замени водородните атоми с метал. Но това определение не отразява най-същественото свойство на киселините, поради което тези вещества са изолирани в специален клас съединения - способността да влизат в реакция на неутрализация с основи.
В края на 19 век немският учен Вилхелм Оствалд и шведският учен Сванте Арениус, въз основа на теорията за електролитната дисоциация, предлагат нови дефиниции на киселини и основи.
Според теорията на Арениус-Оствалдкиселинае електрически неутрално вещество, което, когато се разтвори във вода, се дисоциира, за да образува H+йони, аосновае електрически неутрално вещество, което се дисоциира, за да образува OH–йони.
Всички общи свойства на киселините - кисел вкус, действие върху метали, индикатори и др. – са свойства на Н + йони. От своя страна всички общи свойства на основите са свойства на ОН - йони.
Следователно реакцията на неутрализация между киселина и основа се дължи на взаимодействието на водородни и хидроксидни йони, което води до образуването на недисоциирани водни молекули:
Въпреки това концепциите за киселини и основи според теорията на Арениус-Оствалд също не са изчерпателни и в много случаи не отговарят на наблюдаваните експериментални факти, особено ако се отнасят до неводни разтвори.
Така например киселините и основите могат да взаимодействат една с друга, без да се дисоциират на йони. По-специално, газообразният хлороводород реагира с твърди основи:
Същият хлороводород, когато се разтвори в бензен, изобщо не се разлага на йони, но променя цвета на индикатора и взаимодейства с метали, освобождавайки газообразен H2.
Има много реакции на образуване на сол, подобни на реакциите на неутрализация, които протичат както във водна, така и в безводна среда, но без участието на H + йони и OH йони -:
По този начин теорията на Арениус-Оствалд за киселините и основите е напълно приложима само за водни разтвори на вещества. Процесите, протичащи без участието на разтворител, както и в неводни течни среди, изискват значително допълнение и обобщение на тази теория.
Тази по-обща теория за киселините иПричините сапротолитната теория, предложена през 1923 г. независимо от датския ученБрьонстеди английския ученЛоури.
Йоханес Николаус Бронстед (1879-1947)- датски физикохимик.Томас Мартин Лоури (1875 - 1936)е английски химик. Независимо един от друг, почти едновременно, те формулираха основните положения на протолитичната теория на киселините и основите. Брьонстед, чиято основна работа е посветена на термодинамиката на разтворите и киселинно-базовия катализ, разработва детайлите и количественото описание на протолитичната теория. Основната област на научен интерес на Лоури са оптично активните органични съединения.
Според тази теориякиселинае всяка частица (молекула или йон), способна да отдаде протон.Основае частица (молекула или йон), способна да приеме протон.
Освен това освобождаването на водороден йон от киселина винаги става в присъствието на основа, която трябва да го прикрепи. Когато киселината се дисоциира в разтвор, молекулите на разтворителя действат като основа: