Bronsted-Lowry Theory of Acid and Base
Η θεωρία οξέος-βάσης Bronsted-Lowry (που ονομάζεται θεωρία Bronsted Lowry) ταξινομεί τα οξέα και τις βάσεις ανάλογα με το αν λαμβάνουν ή συνεισφέρουν πρωτόνια ή ιόντα υδρογόνου. Ένα θεμέλιο Bronsted-Lowry θα πρέπει να έχει το πολύ ένα μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων που παίρνουν ένα πρωτόνιο και δημιουργούν μια νέα σύνδεση με αυτό επίσης. Ένα οξύ και μια βάση αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, επιτρέποντας στο οξύ να παράγει τη συζευγμένη βάση του και επίσης στη βάση να δημιουργήσει το συζυγές οξύ του ανταλλάσσοντας ένα πρωτόνιο, σύμφωνα με την παραπάνω ιδέα. Το 1923, οι Johannes Nicolaus Brnsted &Thomas Martin Lowry παρουσίασαν χωριστά την υπόθεση. Σύμφωνα με τον ορισμό Brasted-Lowry, μια αντίδραση οξέος-βάσης θα ήταν οποιαδήποτε διεργασία κατά την οποία ένα πρωτόνιο μεταφέρεται από το οξύ σε μια βάση.
Σχετικά με τη Θεωρία
Σχετικά με την Υπόθεση Σύμφωνα με το σχήμα Bronsted Lowry, ένα συστατικό συμπεριφέρεται μόνο σαν οξύ σε μια βάση και ένα συστατικό λειτουργεί μόνο ως βάση μέσα στην παρουσία οξέος. Επιπλέον, κάθε φορά που ένα όξινο υλικό χάνει ένα πρωτόνιο, σχηματίζει ένα όξινο περιβάλλον, το συζευγμένο οξύ-βάση, αλλά όταν μια βασική ουσία αποκτά ένα πρωτόνιο, δημιουργεί ένα οξύ που ονομάζεται συζευγμένο οξύ βάσης. Ως αποτέλεσμα, η αλληλεπίδραση μεταξύ του να είναι ένα όξινο υλικό, όπως το υδροχλωρικό οξύ, καθώς και μια βασική ουσία, όπως η αμμωνία, μπορεί να περιγραφεί ως εξής:
Το ιόν αμμωνίου (NH4+) είναι ο όξινος αντίστοιχος της βασικής αμμωνίας, ενώ το ιόν χλωρίου (Cl–) είναι ο βασικός αντίστοιχος του υδροχλωρικού οξέος στον παραπάνω τύπο.
Η υπόθεση Bronsted-Lowry διευρύνει περαιτέρω τον ορισμό των οξέων και των βάσεων για να περιλαμβάνει ουδέτερα μόρια (όπως υδροξείδια αλκαλιμετάλλων και νιτρικό, θειικό και οξικό οξύ) και άτομα και μόρια με αντίθετα ηλεκτρικά φορτία (που ονομάζονται κατιόντα και ανιόντα). Τα οξέα περιλαμβάνουν ιόντα υδροξειδίου, ιόντα αμμωνίου και διάφορα κατιόντα κορεσμένων μετάλλων. Οι βάσεις περιλαμβάνουν ιόντα φωσφόρου, οξικού, θειούχου, ανθρακικού και αλογόνου.
Ορισμοί οξέων και βάσεων
Τα οξέα είναι χημικές ουσίες που διαλύονται σε μια υδάτινη διεργασία για να δημιουργήσουν Η+ (ιόντα υδρογόνου), ενώ οι βάσεις είναι υλικά που διαλύονται μέσα σε ένα υδάτινο διάλυμα για να σχηματίσουν OH–, σύμφωνα με την υπόθεση Arrhenius (ιόντα υδροξειδίου).
Το 1923, οι φυσικοί επιστήμονες Thomas Martin Lowry από την Αγγλία και Johannes Nicolaus Bronsted από τη Δανία ανέπτυξαν την Υπόθεση που φέρει τα αρχικά τους. Αυτή η θεωρία Bronsted Lowry αντιπροσωπεύει τα οξέα και τις βάσεις σχετικά με τον τρόπο που ανταποκρίνονται το ένα στο άλλο, επιτρέποντας περισσότερη γενικότητα. Η φράση ισορροπίας χρησιμοποιείται για να περιγράψει αυτήν την έννοια.
Οξύ + βάση ⇌ συζυγές οξύ + συζυγής βάση.
Αυτή η εξίσωση μπορεί να αναπαρασταθεί συμβολικά χρησιμοποιώντας ένα οξύ ΗΑ ως εξής:
Επειδή λοιπόν η αντίδραση λαμβάνει χώρα τόσο προς τα εμπρός όσο και προς τα πίσω, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί το σύμβολο ισορροπίας (⇌). Το οξύ ΗΑ μπορεί να χάσει ένα πρωτόνιο για να γίνει η συζευγμένη βάση του, Α–. Το Β, η βάση, μπορεί να λάβει ένα πρωτόνιο και να μετατραπεί σε ΗΒ+, το συζυγές οξύ. Δεδομένου ότι οι περισσότερες αλληλεπιδράσεις οξέος-βάσης είναι γρήγορες, τα συστατικά της αλληλεπίδρασης βρίσκονται γενικά σε νέα ισορροπία μεταξύ τους.
Υδατικές ουσίες
Ας υποθέσουμε την αντίδραση οξέος-βάσης που φαίνεται παρακάτω:
Το οξικό οξύ (CH3COOH) είναι οξύ επειδή μεταφέρει ένα πρωτόνιο στο νερό (H2O), σχηματίζοντας έτσι ένα οξικό ιόν (CH3COO–), που είναι η συζευγμένη βάση του. Δεδομένου ότι λαμβάνει ένα πρωτόνιο από το CH3COOH και το μετατρέπει στο συζευγμένο του οξύ, το ιόν υδρονίου (H3O+), το H2O χρησιμοποιείται συχνά ως βάση.
Μια αντίστροφη αντίδραση οξέος-βάσης είναι μια αντίδραση οξέος-βάσης που συμβαίνει στη συζευγμένη βάση του οξέος και επίσης στο συζευγμένο οξύ της βάσης στην αρχική αντίδραση. Στο παραπάνω παράδειγμα, το οξικό χρησιμοποιείται ως βάση της αντίστροφης αντίδρασης, ενώ το ιόν υδρονίου χρησιμοποιείται ως οξύ.
Σε αντίθεση με την υπόθεση του Arrhenius, η θεωρία του Bronsted Lowry's έχει το πλεονέκτημα ότι δεν απαιτεί τη διάλυση του οξέος.
Συγκρίνεται η θεωρία οξέος-βάσης Lewis
- Ο N. Lewis ανέπτυξε μια εναλλακτική/υποκαταστατική εξήγηση των αλληλεπιδράσεων οξέος-βάσης όταν οι Bronsted και Lowry κυκλοφόρησαν τη θεωρία τους. Η ηλεκτρική αρχιτεκτονική είναι η βάση για την υπόθεση του Lewis. Μια βάση Lewis είναι ένα μόριο που μπορεί να συνεισφέρει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων σε ένα οξύ Lewis. Από την άλλη πλευρά, ένα οξύ Lewis μπορεί να πάρει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων. Η ιδέα του Lewis χρησιμοποιεί την ηλεκτρική δομή για να περιγράψει την κατηγοριοποίηση Bronsted–Lowry.
Στην παραπάνω απεικόνιση, τόσο η συζευγμένη βάση, Α–, όσο και ο πυρήνας, Β, περιέχουν ένα μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων, όπως το πρωτόνιο, το οποίο θα ήταν ένα οξύ Lewis που μπορεί να μεταδοθεί μεταξύ τους.
Συμπέρασμα
Στην προοπτική της μεταφοράς πρωτονίων μεταξύ χημικών ειδών, η υπόθεση Bronsted-Lowry αναλύει τις σχέσεις οξέος-βάσης. Κάθε είδος που προετοιμάζεται να δώσει ένα πρωτόνιο Η+ αναφέρεται ως οξύ Bronsted-Lowry. Οποιοδήποτε είδος είναι ικανό να λάβει ένα πρωτόνιο και χρειάζεται ένα μοναχικό ζεύγος ηλεκτρονίων για να προσκολληθεί στο Η+ αναφέρεται ως βάση Bronsted-Lowry. Το Aqua είναι αμφοτερικό, που σημαίνει ότι μπορεί να χρησιμεύσει ως οξύ Bronsted-Lowry και ως βάση Bronsted-Lowry. Τα ισχυρά οξέα και οι βάσεις ιονίζονται εξ ολοκλήρου κατά τη διάρκεια ενός υδατικού διαλύματος, ενώ τα αδύναμα οξέα και οι βάσεις ιονίζονται ελάχιστα.
