ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ Часть 7
Протонная теория Бренстеда — Лоури
кислота НА 5= СНзСООН ^ CeHsOH ч
Бренстед и Лоури (1923 г.) независимо друг от друга пред¬ложили считать кислотой вещество, способное отдавать протоны (донор протонов), а основанием — вещество, спо¬собное принимать протоны (акцептор протонов):
основание А- + Н+,
сн3соо- + н+,
. СбН50- + Н+,
203
основание В + Н+ NH3 + H+
ро43- + Н+
кислота + ВН+, + НзО+, + НзО+, + СН3СООН2+.
По Бреистеду — Лоури потеря протона кислотой приводит к образованию соответствующего основания, которое назы¬вают сопряженным с исходной кислотой. Присоединение протона к любому основанию приводит к образованию кислоты, сопряженной с первоначальным основанием. Следо¬вательно, взаимодействие кислоты и основания не приводит к «нейтрализации» — во всех случаях образуются новая кислота и основание:
кислота основание основание
АН + В А-
Н20 + Н20 4=t ОН"
HCI + Н20 4=t С1-
СНзСООН + СНзСООН 4=t СНзСОО-
Соединение может проявлять кислотные свойства, только передав протон другому соединению, обладающему большим сродством к протону, чем основание, с которым протон связан.
увеличение ос-новных свойств
нсо3- + н2о
NH4+-f Н20 НС1 + Н20
Кислотой могут быть нейтральная молекула (НС1, Н3РО4), анион (Н2РО4-, НР02Г, НСО3-) или катион [Н30+' NH44", А1(НгО)б+]. Их называют Н-кислотами. Все они могут отдавать протон растворителю или протоноакцепторному основанию. В воде, в частности, образуется ион гидроксо-ния, в общем случае ониевый ион:
увеличение кис¬лотных свойств
Н30+ +СО| Н30+ +NH3 Н3О+ +СГ.
Соединения, которые могут быть как донором протонов, так и акцептором протонов, называют амфипротными. Так| Н20 является одновременно сопряженным основанием по от¬ношению к кислоте Н30+ и сопряженной кислотой по отно¬шению к основанию ОН". Амфипротность в воде прояв¬ляют также анионы, получающиеся в результате диссоциации полипротонных кислот:
НСОз" + Н20 С032- + НзО+, КА =4,8-10-";
кислота 2
НС03- + Н20^=± Н2СОз+ОН-, Яа2=2,2.10-8. основание
204
Так как константа равновесия второй реакции больше первой, водный раствор NaHC03 имеет рН> 7.
Сила кислоты в водном растьчфе определяется тем, на¬сколько полно она будет отдавать протоны молекулам воды, а сила основания — насколько полно оно принимает протоны молекул воды, и оценивается константой равно¬весия реакции переноса протона между ними и молекулой растворителя. Чем больше константа равновесия, тем больше сила кислоты или основания. Константу равновесия обо-значают для кислоты Ка, ДЛЯ оснований — Кв-
Хлороводород в воде
НС1 + Н20 ч=ь СГ + н3о+
является сильной кислотой, так как передача протонов от НС1 к НгО происходит в гораздо большей степени, чем при¬соединение С1_ к НзО+, равновесие реакции смещено зна¬чительно вправо и /Сл1 - Сильными в воде являются сле¬дующие кислоты: НСЮ4, H2SO4, HI, HN03, НВг, HBF4.
У слабой кислоты протонодонорная способность гораздо слабее, чем у ионов гидроксония, и Ка мала:
К.
- =1,74-10-
СНзСООН-f Н20 4=t СНзСОО" + н3о+, [СНзСОО-] [Н30+]
[СНзСООН]