Tyto teorie kyselin a bází jsou založena na konceptu dané Antoine Lavoisier v roce 1776, který se omezená znalost silných kyselin, včetně kyseliny dusičné a kyseliny sírové. Lavoisier tvrdil, že kyselost látky závisí na tom, kolik kyslíku obsahuje, protože neznal skutečné složení halogenovodíků a dalších silných kyselin.
Tato teorie byla považována za skutečnou definici kyseliny po několik desetiletí, i když vědci jako Berzelius a von Liebig provedli úpravy a navrhli jiné vize, ale teprve až Arrhenius přišel vidět jasněji, jak kyseliny a zásady fungují.
Thomas Martin Lowry, jeden z teoretiků kyselin a bází
Po Arrheniovi fyzikálně-chemici Brönsted a Lowry nezávisle vyvinuli vlastní teorii, dokud Lewis nepřišel, aby navrhl vylepšenou a přesnější verzi.
Tato sada teorií se používá dodnes a říká se, že jsou to ty, které pomohly vytvořit moderní chemickou termodynamiku.
Arrheniova teorie
Arrheniova teorie je první moderní definicí kyselin a zásad a byla navržena fyzikálně-chemickým pracovníkem stejného jména v roce 1884. Uvádí, že látka je identifikována jako kyselina, když tvoří vodíkové ionty rozpuštěním ve vodě.
To znamená, že kyselina zvyšuje koncentraci iontů H + ve vodných roztocích. To lze demonstrovat na příkladu disociace kyseliny chlorovodíkové (HCl) ve vodě:
HCI (aq) → H + (aq) + Cl - (aq)
Podle Arrheniuse jsou báze těmi látkami, které uvolňují hydroxidové ionty, když se disociují ve vodě; to znamená, že zvyšuje koncentraci OH - iontů ve vodných roztocích. Příkladem arrheniové báze je rozpouštění hydroxidu sodného ve vodě:
NaOH (aq) → Na + (aq) + OH - (aq)
Teorie rovněž uvádí, že jako takové nejsou H + ionty, spíše tato nomenklatura se používá k označení hydronium iont (H 3 O +), a že tento byl označován jako vodíkovým iontem.
Pojmy alkality a kyselosti byly vysvětleny pouze proto, že koncentrace hydroxidových a vodíkových iontů nebyly vysvětleny, a ostatní typy kyseliny a báze (jejich slabé verze) nebyly vysvětleny.
Brönstedova a Lowryho teorie
Johannes Nicolaus Bronsted
Tato teorie byla vyvinuta nezávisle dvěma fyzikálně-chemickými látkami v roce 1923, prvním v Dánsku a druhým v Anglii. Oba měli stejnou vizi: Arrheniova teorie byla omezená (protože zcela záležela na existenci vodného roztoku) a nedefinovala správně, co jsou kyselina a báze.
Z tohoto důvodu chemici obcházeli vodíkový ion a učinili své tvrzení: kyseliny jsou látky, které uvolňují nebo darují protony, zatímco báze jsou ty, které tyto protony akceptují.
Použili příklad k prokázání své teorie, která zahrnovala rovnovážnou reakci. Tvrdil, že každá kyselina má svou konjugovanou bázi a že každá báze má také svou konjugovanou kyselinu, jako je tato:
HA + B ↔ A - + HB +
Jako například v reakci:
CH 3 COOH + H 2 O ↔ CH 3 COO - + H 3 O +
V předchozí reakci, kyselina octová (CH 3 COOH), je kyselina, protože daruje proton do vody (H 2 O), čímž se stává její konjugované báze, acetát ion (CH 3 COO -). Na druhé straně, voda je základ, protože přijímá proton z kyseliny octové a stává se jeho konjugované kyseliny, na hydroniový iont (H 3 O +).
Tato reverzní reakce je také reakcí kyselina-báze, protože konjugovaná kyselina se stává kyselinou a konjugovaná báze se stává bází, darováním a přijetím protonů stejným způsobem.
Výhodou této teorie oproti Arrhenius je to, že nevyžaduje, aby se kyselina disociovala, aby odpovídala za kyseliny a zásady.
Lewisova teorie
Fyzikolog Gilbert Lewis začal studovat novou definici kyselin a zásad v roce 1923, téhož roku, kdy Brönsted a Lowry nabídli svou vlastní teorii o těchto látkách.
Tento návrh, který byl zveřejněn v roce 1938, měl tu výhodu, že byl z definice odstraněn požadavek na vodík (nebo proton).
Sám sám uvedl, ve vztahu k teorii svých předchůdců, že „omezení definice kyselin na látky obsahující vodík bylo stejně omezující jako omezení oxidačních činidel na ty, které obsahují kyslík“.
Obecně řečeno, tato teorie definuje báze jako látky, které mohou darovat pár elektronů, a kyseliny jako ty, které mohou tento pár přijmout.
Přesněji to uvádí, že Lewisova báze je ta, která má pár elektronů, která není vázána na své jádro a může být darována, a že Lewisova kyselina je taková, která může přijímat volný pár elektronů. Definice Lewisových kyselin je však volná a závisí na dalších vlastnostech.
Příkladem je reakce mezi trimethylborane (Me 3 B) -, který se chová jako Lewisova kyselina, protože má schopnost přijmout pár elektronů - a amoniak (NH 3), které mohou darovat svůj volný elektronový pár.
Me 3 B +: NH 3 → Me 3 B: NH 3
Velkou výhodou Lewisovy teorie je způsob, jakým doplňuje model redoxních reakcí: teorie naznačuje, že kyseliny reagují s bázemi za účelem sdílení elektronového páru, aniž by se měnila oxidační čísla kterékoli z jejich atomy.
Další výhodou této teorie je to, že nám umožňuje vysvětlit chování molekul, jako je fluorid boritý (BF 3) a tetrafluorid křemičitý (SiF 4), které nemají přítomnost H + nebo OH - iontů, jak vyžaduje předchozí teorie.
Reference
- Britannica, E. d. (sf). Encyklopedie Britannica. Citováno z britannica.com
- Brønsted - Lowryova kyselina - teorie báze. (sf). Wikipedia. Citováno z en.wikipedia.org
- Clark, J. (2002). Teorie kyselin a zásad. Citováno z chemguide.co.uk