Tieto teórie kyselín a báz sú založené na koncepte danej Antoine Lavoisier v roku 1776, ktorý sa obmedzená znalosť silných kyselín, vrátane kyseliny dusičnej a kyseliny sírovej. Lavoisier tvrdil, že kyslosť látky závisí od toho, koľko kyslíka obsahuje, pretože nepoznal skutočné zloženie halogenovodíkov a iných silných kyselín.
Táto teória sa považovala za skutočnú definíciu kyseliny už niekoľko desaťročí, aj keď vedci ako Berzelius a von Liebig urobili úpravy a navrhli ďalšie vízie, ale až Arrhenius sa začalo jasnejšie chápať, ako fungujú kyseliny a zásady.
Thomas Martin Lowry, jeden z teoretikov kyseliny a bázy
Po Arrheniovi fyzikálni chemici Brönsted a Lowry nezávisle vyvinuli svoju vlastnú teóriu, až kým Lewis neprišiel navrhnúť jej vylepšenú a presnejšiu verziu.
Táto skupina teórií sa používa dodnes a hovorí sa, že sú teóriami, ktoré pomohli vytvoriť modernú chemickú termodynamiku.
Arrheniova teória
Arrheniova teória je prvou modernou definíciou kyselín a zásad a navrhol ju fyzikálno-chemický pracovník v roku 1884. Uvádza sa v nej, že látka sa identifikuje ako kyselina, keď sa rozpúšťa vo vode, keď tvorí vodík.
To znamená, že kyselina zvyšuje koncentráciu iónov H + vo vodných roztokoch. To možno preukázať na príklade disociácie kyseliny chlorovodíkovej (HCl) vo vode:
HCI (aq) → H + (aq) + Cl - (aq)
Podľa Arrhénia sú zásadami také látky, ktoré pri disociácii vo vode uvoľňujú hydroxidové ióny; to znamená, že zvyšuje koncentráciu OH - ióny vo vodných roztokoch. Príkladom arrhéniovej bázy je rozpustenie hydroxidu sodného vo vode:
NaOH (aq) → Na + (aq) + OH - (aq)
Teória tiež uvádza, že ako také nie sú H + ióny , ale že táto nomenklatúra sa používa na označenie hydronium ión (H 3 O + ), a že tento bol označovaný ako vodíkovým iónom.
Pojmy zásaditosti a kyslosti boli vysvetlené iba preto, že koncentrácie hydroxidových a vodíkových iónov neboli vysvetlené ani iné typy kyselín a zásad (ich slabé verzie).
Brönstedova a Lowryho teória
Johannes Nicolaus Bronsted
Táto teória bola vyvinutá nezávisle dvoma fyzikálno-chemickými látkami v roku 1923, prvým v Dánsku a druhým v Anglicku. Obaja mali rovnakú víziu: Arrhéniova teória bola obmedzená (pretože úplne závisela od existencie vodného roztoku) a nedefinovala správne, čo sú kyselina a zásada.
Z tohto dôvodu chemici pracovali okolo iónu vodíka a tvrdili: kyseliny sú látky, ktoré uvoľňujú alebo darujú protóny, zatiaľ čo zásady sú tie, ktoré tieto protóny akceptujú.
Použili príklad na preukázanie svojej teórie, ktorá zahŕňala rovnovážnu reakciu. Tvrdil, že každá kyselina má svoju konjugovanú bázu a že každá báza má aj svoju konjugovanú kyselinu, napríklad:
HA + B + A - + HB +
Napríklad v reakcii:
CH 3 COOH + H 2 O ↔ CH 3 COO - + H 3 O +
V predchádzajúcej reakcii, kyselina octová (CH 3 COOH), je kyselina, pretože daruje protón do vody (H 2 O), čím sa stáva jej konjugované bázy, acetát ion (CH 3 COO - ). Na druhej strane, voda je základ, pretože prijíma protón z kyseliny octovej a stáva sa jeho konjugovanej kyseliny, na hydroniový ión (H 3 O + ).
Táto reverzná reakcia je tiež reakciou kyselina-báza, keď sa konjugovaná kyselina stáva kyselinou a konjugovaná báza sa stáva zásadou prostredníctvom darcovstva a prijímania protónov rovnakým spôsobom.
Výhoda tejto teórie oproti Arrheniovi je v tom, že nevyžaduje disociáciu kyseliny, aby sa zohľadnili kyseliny a zásady.
Lewisova teória
Fyzikológ Gilbert Lewis začal študovať novú definíciu kyselín a zásad v roku 1923, v tom istom roku, keď Brönsted a Lowry ponúkli svoju vlastnú teóriu o týchto látkach.
Tento návrh, ktorý bol uverejnený v roku 1938, mal tú výhodu, že požiadavka na vodík (alebo protón) bola z definície odstránená.
Sám sám povedal, v súvislosti s teóriou svojich predchodcov, že „obmedzenie definície kyselín na látky obsahujúce vodík bolo rovnako obmedzené ako obmedzenie oxidačných činidiel na tie, ktoré obsahujú kyslík“.
Všeobecne povedané, táto teória definuje zásady ako látky, ktoré môžu darovať pár elektrónov, a kyseliny ako látky, ktoré môžu tento pár prijať.
Presnejšie sa v ňom uvádza, že Lewisova báza je taká, ktorá má pár elektrónov, ktorá nie je viazaná na jej jadro a môže byť darovaná, a že Lewisova kyselina je tá, ktorá môže akceptovať voľný pár elektrónov. Definícia Lewisových kyselín je však voľná a závisí od ďalších charakteristík.
Príkladom je reakcia medzi trimethylborane (Me 3 B) -, ktorý sa chová ako Lewisova kyselina, pretože má schopnosť prijať pár elektrónov - a amoniak (NH 3 ), ktoré môžu darovať svoj voľný elektrónový pár.
Me 3 B +: NH 3 → Me 3 B: NH 3
Veľkou výhodou Lewisovej teórie je spôsob, akým dopĺňa model redoxných reakcií: teória naznačuje, že kyseliny reagujú s bázami a delia sa o elektrónový pár bez toho, aby menili oxidačné čísla ktorejkoľvek z ich atómy.
Ďalšou výhodou tejto teórie je, že nám umožňuje vysvetliť chovanie molekúl, ako je napríklad fluorid boritý (BF 3 ) a fluorid kremičitý (SIF 4 ), ktoré nemajú prítomnosť H + alebo OH - ióny , ako je požadované predchádzajúce teórie.
Referencie
- Britannica, E. d. (SF). Encyklopédia Britannica. Zdroj: britannica.com
- Brønsted - Lowry kyselina - teória bázy. (SF). Wikipedia. Zdroj: en.wikipedia.org
- Clark, J. (2002). Teórie kyselín a zásad. Zdroj: chemguide.co.uk