3. Аҳамияти пайванди кимиёвӣ

Мавзӯъ: Назарияҳои Бронстел-Лаури ва Люис
Нақша:
1. Назарияҳои кислотаҳо


2. Назарияи Бронстел-Лаури


3. Назарияи Люис

Назарияҳои кислотаҳо ва асосҳо маҷмӯи мафҳумҳои асосии физикӣ-химиявӣ мебошанд, ки табиат ва хосиятҳои кислотаҳо ва асосҳоро тавсиф мекунанд. Ҳамаи онҳо таърифҳои кислотаҳо ва асосҳоро пешниҳод мекунанд - ду синфи моддаҳое, ки бо ҳамдигар реаксия мекунанд. Вазифаи назария пешгӯии маҳсулоти реаксияи байни кислота ва асос ва имконияти пайдоиши он мебошад, ки барои онҳо характеристикаҳои миқдории қувваи кислота ва асос истифода мешаванд. Фарқи байни назарияҳо дар таърифи кислотаҳо ва асосҳо, хусусиятҳои қувваи онҳо ва дар натиҷа, дар қоидаҳои пешгӯии маҳсулоти реаксияи байни онҳо мебошад. Ҳамаи онҳо майдони татбиқи худро доранд, ки минтақаҳо қисман бурида мешаванд.

Таъсири мутақобилаи кислотаҳо дар табиат хеле маъмул аст ва дар амалияи илмӣ ва саноатӣ васеъ истифода мешавад. Андешаҳои назариявӣ дар бораи кислотаҳо ва асосҳо дар ташаккули тамоми системаҳои консептуалии химия аҳамияти калон доранд ва ба ташаккули бисёр консепсияҳои назариявӣ дар ҳама фанҳои асосии химия таъсири ҳамаҷониба мерасонанд.

Дар асоси назарияи муосири кислотаҳо ва асосҳо чунин бахшҳои илмҳои химиявӣ, аз қабили химияи маҳлулҳои электролитҳои обӣ ва ғайриобӣ, рН-метрия дар муҳити ғайриобӣ, катализи гомо ва гетерогении кислотаю асоси, назарияи функсияҳои кислотаҳо. , ва бисьёр дигарон кор карда баромада шудаанд.

Идеяҳо дар бораи таъсири мутақобилаи кислотаҳо аз ҷумлаи муқаррароти асосии кимиёвӣ мебошанд. Мафхумхои «кислота» ва «асос» дар асри 17 ташаккул ёфтаанд, вале мазмуни онхо борхо аз нав дида баромада, такмил дода шудааст. Пас Р.Бойл бовар дошт, ки кислотањо љисмњое њастанд, ки атомњояшон буришњои тез (ва мувофиќи он таъми тез) ва асосњо сурохињо (ва таъми зишти) доранд. Ба акидаи у, реаксияи безараргардонй то ба он расид, ки баромадхои кислота ба сурохихои асос медароянд.

Назарияи образноки кислотахо ва асосхоро Н.Лемери пешниход кардааст. Дар «Курси химия» (1675) кушиш кардааст, ки хосиятхои физикию химиявии моддахоро аз руи шакл ва сохти онхо шарх дихад. Мувофиқи ақидаҳои Лемери, кислотаҳо дар рӯи онҳо хӯшаҳои тез доранд, ки дар пӯст эҳсоси сӯрохро ба вуҷуд меоранд. Асосҳо, ки онҳоро ишғолҳо меномиданд, аз ҷисмҳои ковок иборатанд. «Хор»-и кислотаҳо ба «пораҳо» ворид шуда, дар ҳоле ки онҳо мешиканад ё кунд мешаванд ва кислотаҳо ба намакҳои нейтралӣ табдил меёбанд [1].

Андешаҳои илмӣ дар бораи табиати кислотаҳо ва асосҳо дар охири асри 18 ташаккул ёфтанд. Дар осори А.Лавуазье хосиятҳои туршӣ бо мавҷудияти атомҳои оксиген дар таркиби модда алоқаманд буданд. Кислотаҳои минералӣ ва органикии он вақт маълум буданд, ки воқеан оксиген доранд. Ин гипотеза вакте ки ба туфайли кори Г.Дэви ва Ч.Гей-Люссак як катор кислотахои бе оксиген (масалан, галогенидхои гидроген, кислотахои гидросиани) маълум гардиданд, дар холе ки бисьёр пайвастагихои оксигендор маълум гардиданд, ин фарзия зуд беэътибор шуд. хосиятҳои туршӣ нишон намедиҳад.

Аз ибтидои асри 19 моддаҳоеро, ки метавонанд бо металл бо ҷудошавии гидроген ба ҳам таъсир расонанд, кислотаҳо ҳисобида мешуданд (Ю. Либиг, 1839). Тахминан дар хамин давра Я.Берцелиус акидае ба миён гузошт, ки хосиятхои кислотаю асоси моддахоро бо табиати электрии «дуалистии» онхо шарх медихад. Хамин тавр, у оксидхои электроманфии гайриметаллхо ва баъзе металлхоро (масалан, хром, марганец ва гайра) ба кислотахо дохил карда, оксидхои металлхои электропозитивро асосхо хисоб кардааст. Ҳамин тариқ, туршӣ ё асоснокӣ аз ҷониби Берзелиус на як хосияти мутлақи пайвастагиро ҳамчун функсионалӣ баррасӣ мекунад. Берцелиус аввалин касе буд, ки барои муайян кардан ва пешгӯии қувваи кислотаҳо ва асосҳо кӯшиш кард.

Бо пайдоиши назарияи диссоциатсияи электролитӣ аз ҷониби С.Аррениус (1887) дар асоси маҳсулоти ионизатсияи электролитҳо тавсиф кардани хосиятҳои кислотаю асос имконпазир гардид. Ба шарофати кори В.Оствальд назария барои электролитҳои суст кор карда шуд.

Дар ибтидои асри XX. Химикхои америкой Г.Кэди, Э.Франклин ва Ч.Краус назарияи солвосистемахоро ба вучуд овардаанд, ки он нуктахои назарияи Аррениус-Оствальдро ба хамаи халкунандахое, ки ба худдиссоциация карда метавонанд, васеъ намуданд.

Назарияи муосири кислотаҳо ва асосҳо ба ақидаҳои Ҷ.Бронстед ва Г.Льюис асос ёфтааст. Кӯшишҳои басо муваффақонаи эҷоди назарияҳои умумӣ вуҷуд доранд (М. Усанович, 1939), аммо аз онҳо васеъ истифода намешаванд.

Назарияи протолитикии (протонии) кислотахо ва асосхоро соли 1923 мустакилона олими Дания Й.Бронстед ва олими англис Т.Лаури пешниход карда буданд. Дар он мафҳуми кислотаҳо ва асосҳо ба як маҷмӯа муттаҳид шуда, дар таъсири мутақобилаи кислотаҳо ва асосҳо (A - кислота, B - асос) зоҳир карда шуданд:

Тибқи ин назария, кислотаҳо молекулаҳо ё ионҳое мебошанд, ки метавонанд дар реаксияи додашуда донорҳои протон бошанд ва асосҳо молекулаҳо ё ионҳое мебошанд, ки протонҳоро (қабулкунанда) қабул мекунанд. Кислотаҳо ва асосҳо ба таври умумӣ ҳамчун протолитҳо маълуманд.

Моҳияти таъсири мутақобилаи кислотаву асос ин интиқоли протон аз кислота ба асос мебошад. Дар ин ҳолат, кислота, ки протонро ба асос интиқол дода, худаш асос мешавад, зеро он метавонад дубора протонро пайваст кунад ва асос, ки заррачаи протондорро ташкил медиҳад, кислота мешавад. Ҳамин тариқ, дар ҳама гуна таъсири мутақобилаи кислотаву асос ду ҷуфт кислотаҳо ва асосҳо иштирок мекунанд, ки аз ҷониби Бронстед конъюгатшуда номида мешаванд:

Як модда вобаста ба шароити мутақобила ҳам кислота ва ҳам асос (амфотерӣ) буда метавонад. Масалан, об ҳангоми таъсир бо кислотаҳои қавӣ ҳамчун асос амал мекунад:

ва реаксия бо аммиак - дар нақши кислота:

Дар назарияи Льюис (1923) дар асоси муаррифии электрони мафхуми кислота ва асос боз хам васеъ гардид. Кислотаи Люис як молекула ё ионест, ки орбиталҳои электронии холӣ дорад, ки дар натиҷа онҳо метавонанд ҷуфтҳои электронро қабул кунанд. Инҳо, масалан, ионҳои гидроген — протонҳо, ионҳои металлӣ (Ag+, Fe3+), оксидҳои баъзе металлҳои ғайриметаллӣ (масалан, SO3, SiO2), як қатор намакҳо (AlCl3), инчунин моддаҳо аз қабили BF3, Al2O3. Кислотаҳои Люис, ки ионҳои гидроген надоранд, апротикӣ номида мешаванд. Кислотаҳои протикӣ ҳамчун як ҳолати махсуси синфи кислотаҳо ҳисобида мешаванд.

Пойгоҳи Люис як молекула ё ион аст, ки қодир аст донори ҷуфти электронӣ бошад: ҳама анионҳо, аммиак ва аминҳо, об, спиртҳо, галогенҳо.

Намунаҳои реаксияҳои химиявии байни кислотаҳо ва асосҳои Люис:

Ҷанбаҳои муҳими реактивии пайвастагиҳои органикӣ хосиятҳои туршӣ ва асосии онҳо мебошанд. Барои тавсифи хосиятҳои туршӣ ва асосии пайвастагиҳои химиявӣ якчанд назарияҳо мавҷуданд - назарияи Бронстед ва Лоури, назарияи Люис ва як қатор дигарҳо. Аз ҳама маъмултарин назарияи Бронстед ва Лоури ё назарияи протолитӣ мебошад. Мувофиқи назарияи Бронстед-Лоурӣ, кислотаҳо молекулаҳои нейтралӣ ё ионҳое мебошанд, ки метавонанд протонро (донорҳои протон) ҳадя кунанд ва асосҳо молекулаҳои нейтралӣ ё ионҳое мебошанд, ки протонро (аксепторҳои протон) қабул карда метавонанд.
Мувофиқи назарияи Льюис, кислотаҳо молекулаҳои нейтралӣ ё ионҳое мебошанд, ки қодиранд ҷуфти электронро қабул кунанд (аксепторҳои ҷуфти электронӣ) ва асосҳо молекулаҳои нейтралӣ ё ионҳое мебошанд, ки қодиранд як ҷуфти электронро (донорҳои ҷуфти электронӣ) ҳадя кунанд. Аз ин бармеояд, ки аз ҷиҳати назариявӣ ҳар як пайвастагие, ки атоми гидрогенро дар бар мегирад, метавонад онро дар шакли протон дода, хосиятҳои кислотаро нишон диҳад. Қобилияти додани протонро на танҳо молекулаҳои нейтралӣ, балки бо зарраҳои заряднок – катионҳо (NH4+) ва анионҳои кислотаҳо, масалан, HCl, ROH, HSO4- ва ғайра нишон додан мумкин аст.
Анионҳо метавонанд ҳамчун асос амал кунанд - зарраҳое, ки заряди манфӣ доранд, масалан, C1-, OH-, HSO4-, NH3. Асосҳо инчунин метавонанд молекулаҳои бетараф бошанд, ки гетероатомро дар бар мегиранд, масалан, нитроген, сулфур, оксиген, ки дорои як ҷуфт электронҳои тақсимнашуда, масалан спиртҳои ROH мебошанд.
Молекулаҳои нейтралӣ ё ионҳои заряднок, ки вобаста ба хусусияти ҷузъи дуюм хосиятҳои кислотаҳо ё асосҳоро нишон дода метавонанд, амфотерӣ номида мешаванд.
2. Назарияи Бронстед-Лоури. Кислотаҳо ва асосҳои конъюгатӣ.
Кислотаҳо ва асосҳо танҳо дар ҳузури ҳамдигар хосиятҳои худро нишон медиҳанд.Агар дар система ягон аксептори протон — асос мавҷуд набошад, ягон модда протон намедиҳад ва баръакс. онҳо як ҷуфти конъюгатии кислотаи асосиро ба вуҷуд меоранд, ки дар он кислота ҳар қадар қавитар бошад, асоси конъюгатӣ ҳамон қадар заифтар аст ва асос ҳар қадар қавӣ бошад, кислотаи конъюгатӣ ҳамон қадар заифтар мешавад.