Θεωρίες Θεωρών Οξέων και Βάσεων του Lewis, Brönsted-Lowry και Arrhenius

Το θεωρίες οξέων και βάσεων Ξεκινούν από την ιδέα που έδωσε ο Antoine Lavoisier το 1776, ο οποίος είχε περιορισμένη γνώση ισχυρών οξέων, μεταξύ των οποίων νιτρικού και θειικού. Ο Lavoisier υποστήριξε ότι η οξύτητα μιας ουσίας εξαρτάται από το πόσο οξυγόνο περιείχε, καθώς δεν γνώριζε τις πραγματικές συνθέσεις αλογονιδίων υδρογόνου και άλλων ισχυρών οξέων.

Η θεωρία αυτή θεωρείται ως η αληθινή ορισμό των οξέων για αρκετές δεκαετίες, παρόλο που οι επιστήμονες Berzelius και von Liebig έκανε τροπολογίες και τις προτάσεις άλλων απόψεων, αλλά μέχρι που έφτασε Arrhenius δεν αρχίσουμε να βλέπουμε πιο καθαρά πώς λειτούργησε οξέα και βάσεις.

Μετά από τον Arrhenius, οι φυσικοί Brönsted και Lowry ανέπτυξαν ανεξάρτητα τη δική τους θεωρία, μέχρι που ο Lewis πρότεινε μια βελτιωμένη και πιο ακριβή εκδοχή του.

Αυτή η σειρά θεωριών χρησιμοποιείται μέχρι σήμερα και λέγεται ότι είναι αυτές που βοήθησαν στη δημιουργία σύγχρονης χημικής θερμοδυναμικής.

Ευρετήριο

• 1 Θεωρία του Arrhenius
• 2 Θεωρία του Brönsted και του Lowry
• 3 Η θεωρία του Λιούις
• 4 Αναφορές

Η θεωρία του Arrhenius

θεωρία Arrhenius είναι το πρώτο σύγχρονο ορισμό των οξέων και βάσεων, και δόθηκε από τον φυσικοχημικά το ίδιο όνομα το 1884. Αναφέρει ότι μια ουσία προσδιορίζεται ως οξύ όταν τα ιόντα μορφή υδρογόνου όταν διαλύονται στο νερό.

Δηλαδή, το οξύ αυξάνει τη συγκέντρωση ιόντων Η⁺ σε υδατικά διαλύματα. Αυτό μπορεί να αποδειχθεί με ένα παράδειγμα της διάστασης του υδροχλωρικού οξέος (HCl) σε νερό:

HCl (ac) Η⁺(ac) + Cl^-(ac)

Σύμφωνα με τον Arrhenius, οι βάσεις είναι εκείνες οι ουσίες που απελευθερώνουν ιόντα υδροξειδίου όταν διαχωρίζονται σε νερό. δηλαδή, αυξάνει τη συγκέντρωση των ιόντων ΟΗ^- σε υδατικά διαλύματα. Ένα παράδειγμα βάσης Arrhenius είναι η διάλυση του υδροξειδίου του νατρίου σε νερό:

NaOH (ac) → Na⁺(ac) + ΟΗ^-(ac)

Η θεωρία επίσης δηλώνει ότι, ως τέτοια, δεν υπάρχουν ιόντα Η⁺, αλλά αυτή η ονοματολογία χρησιμοποιείται για να δηλώσει ένα ιόν υδρογόνου (Η₃Ο⁺) και ότι αυτό αναφέρεται ως ιόντα υδρογόνου.

Οι έννοιες της αλκαλικότητας και της οξύτητας επεξηγήθηκαν μόνο καθώς οι συγκεντρώσεις υδροξειδίου και ιόντων υδρογόνου, αντίστοιχα, και οι άλλοι τύποι οξέος και βάσης (οι αδύναμες εκδοχές τους) δεν εξηγήθηκαν..

Θεωρία του Brönsted και του Lowry

Αυτή η θεωρία αναπτύχθηκε ανεξάρτητα από δύο φυσικοχημικά το 1923, η πρώτη στη Δανία και η δεύτερη στην Αγγλία. Και οι δύο είχαν το ίδιο όραμα: η θεωρία του Arrhenius ήταν περιορισμένη (δεδομένου ότι εξαρτιόταν πλήρως από την ύπαρξη ενός υδατικού διαλύματος) και δεν καθόριζε σωστά ποιο ήταν το οξύ και η βάση.

Επομένως, οι χημικοί εργάστηκαν γύρω από το ιόν υδρογόνου και έκαναν τον ισχυρισμό τους: τα οξέα είναι οι ουσίες που απελευθερώνουν ή δίνουν πρωτόνια, ενώ οι βάσεις είναι αυτές που δέχονται αυτά τα πρωτόνια.

Χρησιμοποίησαν ένα παράδειγμα για να επιδείξουν τη θεωρία τους, η οποία περιελάμβανε μια αντίδραση στην ισορροπία. Ισχυρίστηκε ότι κάθε οξύ είχε τη συζευγμένη βάση του και ότι κάθε βάση είχε επίσης το συζυγές οξύ του, όπως αυτό:

ΗΑ + Β ↔ Α^- + HB⁺

Όπως, για παράδειγμα, στην αντίδραση:

CH₃COOH + Η₂O ↔ CH₃COO^- + H₃Ο⁺

Στην προηγούμενη αντίδραση, οξικό οξύ (CH₃COOH) είναι ένα οξύ επειδή δίνει ένα πρωτόνιο στο νερό (H₂Ο), καθιστώντας έτσι τη συζευγμένη βάση του, το οξικό ιόν (CH₃COO^-). Με τη σειρά του, το νερό είναι μια βάση επειδή δέχεται ένα πρωτόνιο οξικού οξέος και γίνεται συζευγμένο οξύ του, το ιόν υδρογόνου (Η₃Ο⁺).

Η αντίδραση αυτή είναι επίσης μια αντίστροφη αντίδραση οξέος-βάσεως, επειδή το συζυγές οξύ μετατρέπεται σε οξύ και συζυγής βάση γίνεται βάσης, μέσω της δωρεάς και αποδοχή των πρωτονίων κατά τον ίδιο τρόπο.

Το πλεονέκτημα αυτής της θεωρίας έναντι αυτής της Arrhenius είναι ότι δεν απαιτεί το οξύ να διαχωριστεί για να εξηγήσει τα οξέα και τις βάσεις.

Θεωρία του Λιούις

Ο φυσικοχημικός Gilbert Lewis άρχισε να μελετά έναν νέο ορισμό των οξέων και των βάσεων το 1923, το ίδιο έτος κατά το οποίο οι Brönsted και Lowry προσέφεραν τη δική τους θεωρία για τις ουσίες αυτές.

Αυτή η πρόταση, που δημοσιεύθηκε το 1938, είχε το πλεονέκτημα ότι η απαίτηση υδρογόνου (ή πρωτονίων) του ορισμού απομακρύνθηκε.

Είχε το ίδιο ότι, σε σχέση με τη θεωρία των προκατόχων τους, η οποία «περιορίζοντας τον ορισμό των όξινων ουσιών που περιέχουν υδρογόνο ήταν τόσο περιοριστή να περιορίσει τις οξειδωτικούς παράγοντες σε εκείνους που είχαν οξυγόνο».

Σε γενικές γραμμές, αυτή η θεωρία ορίζει τις βάσεις ως τις ουσίες που μπορούν να δώσουν ένα ζεύγος ηλεκτρονίων και τα οξέα ως αυτά που μπορούν να λάβουν αυτό το ζεύγος.

Ακριβέστερα, αναφέρεται ότι μία βάση Lewis είναι ένα που έχει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων, η οποία δεν συνδέεται με τον πυρήνα και μπορούν να δωρεά, και το οξύ κατά Lewis είναι ένα το οποίο μπορεί να δεχτεί ένα ελεύθερο ζεύγος ηλεκτρονίων. Ωστόσο, ο ορισμός των οξέων Lewis είναι χαλαρός και εξαρτάται από άλλα χαρακτηριστικά.

Ένα παράδειγμα είναι η αντίδραση μεταξύ του τριμεθυλοβορανίου (Me₃Β) - το οποίο δρα ως οξύ Lewis επειδή έχει την ικανότητα να δέχεται ένα ζεύγος ηλεκτρονίων - και την αμμωνία (NH₃), η οποία μπορεί να δωρίσει το ζεύγος χωρίς ηλεκτρόνια.

Εγώ₃Β +: ΝΗ₃ → Εγώ₃Β: ΝΗ₃

Ένα μεγάλο πλεονέκτημα της θεωρίας Lewis είναι ο τρόπος με τον οποίο συμπληρώνει τις αντιδράσεις μοντέλο οξειδοαναγωγής: θεωρία προτείνει τα οξέα αντιδρούν με βάσεις για να μοιράζονται ένα ζεύγος ηλεκτρονίων, χωρίς να αλλάζει τους αριθμούς οξείδωσης οποιουδήποτε από της άτομα.

Ένα άλλο πλεονέκτημα αυτής της θεωρίας είναι ότι επιτρέπει την εξήγηση της συμπεριφοράς μορίων όπως το τριφθοριούχο βόριο (BF)₃) και τετραφθοριούχο πυρίτιο (SiF)₄), τα οποία δεν έχουν παρουσία ιόντων Η⁺ ούτε OH^-, όπως απαιτείται από προηγούμενες θεωρίες.

Αναφορές

1. Britannica, Ε. D. (s.f.). Εγκυκλοπαίδεια Britannica. Ανακτήθηκε από britannica.com
2. Brønsted-Lowry θεωρία βάσης οξέος. (s.f.). Wikipedia. Ανακτήθηκε από en.wikipedia.org
3. Clark, J. (2002). Θεωρίες οξέων και βάσεων. Ανακτήθηκε από το chemguide.co.uk