Kislota-asosli reaksiyalarning analizda ishlatilishi 1-§. Kislota va asoslar haqida hozirgi zamon tushunchalari

Brensted-Louri (proton) nazariyasi. Brensted va Louri bir-biridan bexabar 1923-yilda kislota va asoslarning protolitik nazariyasini yaratdilar. Bu nazariya kislotalik va asoslikni protonli reaksiyalar yordamida tushuntiradi. Protolitik nazariyada zarrachalarning kislota-asosli xossalarini faqat proton tashish bilan bog‘lashadi, shuning uchun bu nazariya bo‘yicha kislota-asosli reaksiyalar protolitik reaksiyalar yoki protoliz reaksiyalari deyiladi. Bu nazariyaga ko‘ra kislota yoki disprotid- bu protonlar donoridir, ya’ni proton beruvchi zarracha (molekula, kation, anion) dir. Asos yoki emprotid - bu protonlar akseptoridir,ya’ni proton qabul qiluvchi zarracha (molekula, kation, anion)dir. Demak, kislota - proton donori, asos-proton akseptori. Bu nazariyaga ko‘ra kislotalar vodorod ioni-protonga ega bo‘lishlari kerak. Bunday ta’riflash natijasida kislota deb nomlanuvchi moddalarning ko‘lami ancha kengaydi. Kislotalar qatoriga NH₄+ , HSO₄^- , HCO₃^- zarrachalari, asoslarga esa — CO₃^2- P₂O₇^4- va boshqalar qo‘shildi. Bu nazariya bo‘yicha barcha kislota — asoslarning birikishi kislotadan asosga protonni o‘tish jarayoni hisoblanadi. Natijada, ya’nizarracha jufti hosil bo‘lib, u zarrachadan biri proton berish va ikkinchisi - biriktirish xususiyatiga ega bo‘ladi. Shunday qilib, kislota tutash asos bilan, asos esa tutash kislota bilan muvozanatda bo‘lar ekan:
HA + B ↔ HB⁺ + A^–
kislota asos tutash k-ta tutash asos
Masalan:
HCN + OH^- ↔ HOH + CN^–
kislota asos tutash k-ta tutash asos
Birikma, ham kislota ham asos xossasiga ega bo‘lsa, uni amfiprot yoki amfolitlar deyiladi. Masalan, suv amfolit hisoblanadi, chunki u proton qabul qilishi va uni berishi mumkin. Shunga o‘xshash bir qator ko‘p negizli kislotalarning bosqichli dissotsilanish mahsulotlari, masalan, HPO₄^2-, HC₂O₄- va h.k.z. amfolitlarga kiradi. Ular proton oladi va proton beradi.
Protolitik nazariyaning muhim ahamiyati shundaki, kislota-asos o‘rtasidagi birikishda erituvchilarning ta’sirini hisobga olinadi. Kislota HA ning solv-erituvchida dissotsilanishini quyidagicha ko‘rsatish mumkin.
HA + Solv = HSolv⁺ + ASolv^-
Uni dissotsilanish konstantasi
(1)
Kislotani odatdagi ionlanish konstantasidan bo‘linuvchi maxrajidagi a_Solv ko‘paytma bilan farqlanadi. Turli kislotalarni bir xil erituvchida ko‘rilsa, ayni ko‘paytma hamma sistemalarda bir xil bo‘lib qoladi, shu sababli uni odatda konstantaga qo‘shadilar. Ammo, kuzatishlar natijasida kislota turli erituvchilarda dissosilanganida erituvchining aktivligi mustaqil qiymatga ega bo‘lishi kuzatiladi.
(1) tenglamaning muvozanat holati kislota HA ni proton berish xususiyati va uni erituvchidan qabul qilish xususiyatiga bog‘liq. Bunday HA va Solv xossalarini xarakterlash uchun cheksiz kattalikdagi gipotetik muhit dielektrik o‘tkazuvchanlik tanlab olindi. HA kislotani proton ajratish xususiyati quyidagi sxema bo‘yicha ifodalanadi:
HA=H⁺ + A^-
Bu muhitda K ionlanish konstanti hamda va HSolv⁺ ni kislotani ionlanish mohiyati K_HSolv+ dissotsilanishi konstantasi bilan
HSolv+ = H+ + Solv
xarakterlanadi. K_HA va K_HSolv— gipotetik konstantani kislotaning shaxsan kislotaliligi deyiladi.
Kislotaning muvozanat konstantasi (1) bo‘yicha:
(2)
bunda, f_solv — ayni erituvchi Solv uchun gipotetik muhitdan cheksiz dielektrik o‘tkazuvchan kattalikka o‘tishni hisobga olinadi. (2) ni logarifmlansa va f_solv ning nazariy ifodasini qo‘yilsa asosiy protolitik nazariya tenglamasini olamiz:
(3)
bunda, e- elektron zaryadi; N_A — Avogadro doimiyligi; R — universal gaz doimiyligi; T — harorat; ε— dielektrik o‘tkazuvchanlik; z —zarracha zaryadi; r- uning radiusi. Agar boshlangich HA kislota zaryadsiz bo‘lsa (masalan, HF - suvli eritmada), u holda z_HA= 0 ; z_Hsolv+ = 1 bo‘ladi va (3) tenglama (4) ga o‘tadi.
(4)
Taxminan r_A- = r_solv teng deb olinsa, u nisbat quyidagi ko‘rinishga ega bo‘ladi:
(5)
bunda, A va B lar konstantalardir. Kislota pK si bilan erituvchi dielektrik o‘tkazuvchanligining teskari qiymati o‘rtasidagi bog‘liqlik Brensted-Louri nazariyalari paydo bo‘lishiga qadar, tajriba asosida aniqlangan bo‘lib, Kablukov — Nernst Tomsen qoidasi deb atalar edi. Ko‘p hollarda tenglama(5) dan chetlanish nazariyasining puxta emasligi, kimyoviy birikmalar o‘ziga xos xususiyatlarining hisobga olinmasligidandir. pK ni 1/ε ga chiziqli bog‘liqligi odatda kimyoviy tabiati bir-biriga yaqin bo‘lgan erituvchidagina (masalan spirtlar qatorida) saqlanadi. Shuningdek kislota va asoslarning boshqa nazariyalari, Lyuisning elektron nazariyasi, Usanovich nazariyasi va boshqalar ishlab chiqilgan. Kislota-asosli birikish reaksiyasining rivojlanishini amaliy tomonlariga A. I. Shatenshteyn, N. A. Izmaylov va boshqa zamondosh olimlar o‘z xissalarini ko‘shdilar.
Brensted-Louri nazariyasiga ko‘ra kislota va asoslarning kuchi erituvchining tabiatiga bog‘liq. Kuchli asoslik xossalarini namoyon qiluvchi suyuq ammiak eritmasida hamma kislotalar to‘lig‘icha dissotsilanadi va ularning barchasi bu muhitda kuchli kislota hisoblanadi. Ammiakka nisbatan akseptorlik xossalari kamroq ifodalangan erituvchilarda kislotalar to‘lig‘icha dissosilanmaydi. Brensted-Louri nazariyasi tarkibida protoni bo‘lmagan moddalarning kislotalik xossalarini namoyon etishini tushuntirib berolmaydi.