кислотно щелочная реакция. кислотно-щелочная реакция. Содержание Введение Основная часть Кислотноосновные определения Историческое развитие Определение Аррениуса Определение Бронстеда Лоури Кислотнощелочная реакция Заключение Список использованной литературы Введение
 Скачать 23.38 Kb.
|
|
Содержание Введение Основная часть Кислотно-основные определения Историческое развитие Определение Аррениуса Определение Бронстеда – Лоури Кислотно-щелочная реакция Заключение Список использованной литературы Введение Водоро́дный показа́тель, pH (лат. pondus Hydrogenii — «вес водорода»; произносится «пэ-аш») — мера кислотности водных растворов. Ассоциирована с концентрацией ионов водорода, что эквивалентно активности ионов водорода в сильно разбавленных растворах. Для водных растворов водородный показатель pH < 7 соответствует кислотному раствору, тогда как pH > 7 — осно́вномуПерейти к разделу «Значения pH в растворах различной кислотности». Может быть определён с помощью кислотно-основных индикаторов, измерен потенциометрически pH-метром или вычислен по формуле как величина, противоположная по знаку и равная по модулю десятичному логарифму активности водородных ионов, выраженной в молях на литр Это понятие было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном. Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, или pondus hydrogeni — вес водорода. Вообще в химии сочетанием pX принято обозначать величину, равную −lg X. Например, силу кислот часто выражают в виде pKa = −lg Ka. В случае pH, буква H обозначает концентрацию ионов водорода (H+), или, точнее, термодинамическую активность гидроксоний-ионов. В чистой воде концентрации ионов водорода ([H+]) и гидроксид-ионов ([OH−]) одинаковы и при 22 °C составляют по 10−7 моль/л, это напрямую следует из определения ионного произведения воды, которое равно [H+] · [OH−] и составляет 10−14 моль²/л² (при 25 °C). Когда концентрации обоих видов ионов в растворе одинаковы, говорят, что раствор имеет нейтральную реакцию. При добавлении к воде кислоты концентрация ионов водорода увеличивается (на самом деле увеличивается не концентрация собственно ионов — иначе как способность кислот «присоединять» ион водорода могла бы приводить к этому — а концентрация именно таких соединений с «присоединённым» к кислоте ионом водорода), а концентрация гидроксид-ионов соответственно уменьшается, при добавлении основания — наоборот, повышается содержание гидроксид-ионов, а концентрация ионов водорода падает. Когда [H+] > [OH−], говорят, что раствор является кислотным, а при [OH−] > [H+] — осно́вным. Для удобства представления, чтобы избавиться от отрицательного показателя степени, вместо концентрации ионов водорода используют её взятый с обратным знаком десятичный логарифм, который, собственно, и является водородным показателем — pH. 2.1 Кислотно-основные определения Историческое развитие. Концепция кислотно-основной реакции была впервые предложена в 1754 году Гийомом-Франсуа Руэлем , который ввел в химию слово «основание» для обозначения вещества, которое реагирует с кислотой с образованием твердой формы (в виде соли). Кислородная теория кислот Лавуазье. Первая научная концепция кислот и оснований была предложена Лавуазье примерно в 1776 году. Поскольку знания Лавуазье о сильных кислотах в основном ограничивались оксокислотами , такими как HNO 3(азотная кислота) и H 2ТАК 4(серная кислота), которые, как правило, содержат центральные атомы в высоких степенях окисления в окружении кислорода, и, поскольку он не знал истинного состава галогеноводородных кислот ( HF , HCl , HBr и HI ), он определил кислоты в терминах в них содержится кислород , который он назвал от греческих слов, означающих «кислотообразующий» (от греческого (oxys), означающего «кислота» или «острый», и γεινομαι (geinomai), означающего «порождающий»). Определение Лавуазье сохранялось более 30 лет, до статьи 1810 года и последующих лекций сэра Хамфри Дэви, в которых он доказал отсутствие кислорода в H 2S , H 2 Te и галогеноводородные кислоты . Однако Дэви не удалось разработать новую теорию, заключив, что «кислотность зависит не от какого-либо конкретного элементарного вещества, а от особого расположения различных веществ». Одна заметная модификация кислородной теории была предложена Йенсом Якобом Берцелиусом , который заявил, что кислоты - это оксиды неметаллов, а основания - оксиды металлов. Водородная теория кислот Либиха. В 1838 году Юстус фон Либих предположил, что кислота представляет собой водородсодержащее соединение, водород которого можно заменить на металл. Это переопределение было основано на его обширной работе по химическому составу органических кислот , завершающей доктринальный переход от кислот на основе кислорода к кислотам на основе водорода, начатый Дэви. Определение Либиха, будучи полностью эмпирическим, использовалось почти 50 лет до принятия определения Аррениуса. Определение Аррениуса. Первое современное определение кислот и оснований в молекулярных терминах было разработано Сванте Аррениусом . Водородная теория кислот, она следовала из его работы 1884 года с Фридрихом Вильгельмом Оствальдом по установлению присутствия ионов в водном растворе и привела к тому, что Аррениус получил Нобелевскую премию по химии в 1903 году. По определению Аррениуса: кислота Аррениуса - это вещество, которое диссоциирует в воде с образованием ионов водорода (H + ); то есть кислота увеличивает концентрацию ионов H + в водном растворе. Это вызывает протонирование воды или образование иона гидроксония (H 3 O + ). Таким образом, в наше время символ H + интерпретируется как сокращение для H 3 O + , потому что теперь известно, что незащищенный протон не существует в виде свободных частиц в водном растворе. основание Аррениуса - это вещество, которое диссоциирует в воде с образованием ионов гидроксида (ОН - ); то есть основание увеличивает концентрацию ионов ОН - в водном растворе ». Определения кислотности и щелочности Аррениуса ограничиваются водными растворами и относятся к концентрации ионов растворителя. Согласно этому определению чистые H 2 SO 4 и HCl, растворенные в толуоле, не являются кислотными, а расплавленный NaOH и растворы амида кальция в жидком аммиаке не являются щелочными. Это привело к развитию теории Бренстеда-Лоури и последующей теории Льюиса для объяснения этих неводных исключений. В целом, чтобы квалифицироваться как кислота Аррениуса, при введении в воду химическое вещество должно вызывать, прямо или иначе: увеличение концентрации водного гидроксония, или уменьшение концентрации водного гидроксида. И наоборот, чтобы считаться основанием Аррениуса, при введении в воду химическое вещество должно вызывать, прямо или иначе: уменьшение концентрации водного гидроксония, или увеличение концентрации водного гидроксида. Реакция кислоты с основанием называется реакцией нейтрализации . Продуктами этой реакции являются соль и вода. кислота + основание → соль + вода В этом традиционном представлении реакция кислотно-щелочной нейтрализации сформулирована как реакция двойного замещения . Например, реакция хлористоводородной кислоты HCl с растворами гидроксида натрия NaOH дает раствор хлорида натрия , NaCl и некоторых дополнительных молекул воды. HCl (водн.) + NaOH (водн.) → NaCl (водн.) + H2O Модификатор (aq) в этом уравнении подразумевается Аррениусом, а не включен явно. Это указывает на то, что вещества растворены в воде. Хотя все три вещества, HCl, NaOH и NaCl, могут существовать как чистые соединения, в водных растворах они полностью диссоциируют на водные ионы H+, Cl-, Na+ и OH – Определение Бронстеда – Лоури. Определение Бренстеда-Лоури, сформулированное в 1923 году независимо Йоханнесом Николаусом Бронстедом в Дании и Мартином Лоури в Англии, основано на идее протонирования оснований посредством депротонирования кислот, то есть способности кислот «отдавать» водород. ионы (H+) - иначе известные как протоны - в основания, которые «принимают» их. Кислотно-основная реакция, таким образом, представляет собой удаление иона водорода из кислоты и его добавление к основанию. Удаление иона водорода из кислоты дает сопряженное основание , которое представляет собой кислоту с удаленным ионом водорода. При приеме протона основанием образуется его сопряженная кислота , которая представляет собой основание с добавленным ионом водорода. В отличие от предыдущих определений, определение Бренстеда-Лоури относится не к образованию соли и растворителя, а к образованию конъюгированных кислот и конъюгированных оснований , возникающих в результате переноса протона от кислоты к основанию. При таком подходе кислоты и основания принципиально отличаются по поведению от солей, которые рассматриваются как электролиты, в соответствии с теориями Дебая , Онзагера и других. Кислота и основание реагируют не с образованием соли и растворителя, а с образованием новой кислоты и нового основания. Таким образом, отсутствует концепция нейтрализации. Кислотно-основное поведение Бренстеда – Лоури формально не зависит от какого-либо растворителя, что делает его более всеобъемлющим, чем модель Аррениуса. Расчет pH по модели Аррениуса зависел от растворения щелочей (оснований) в воде ( водном растворе ). Модель Бренстеда – Лоури расширила возможности тестирования pH с использованием нерастворимых и растворимых растворов (газ, жидкость, твердое вещество). Кислотно-щелочная реакция. Кислотно-щелочная реакция - это частный случай кислотно-щелочной реакции, в которой используемое основание также является щелочью . Когда кислота реагирует с солью щелочного металла (гидроксид металла), продукт представляет собой соль металла и воду. Кислотно-щелочные реакции также являются реакциями нейтрализации . В общем, кислотно-щелочные реакции можно упростить до ОЙ- (водн.) + H+ (водный) → H2О Заключение Кислотно-щелочная реакция является химической реакцией , которая происходит между кислотой и основанием . Его можно использовать для определения pH . Некоторые теоретические основы предлагают альтернативные концепции механизмов реакции и их применение при решении связанных проблем; их называют кислотно-основными теориями, например, кислотно-основной теорией Бренстеда-Лоури . Их важность становится очевидной при анализе кислотно-основных реакций для газообразных или жидких частиц или когда кислотный или основной характер могут быть несколько менее очевидными. Первая из этих концепций была предложена французским химиком Антуаном Лавуазье около 1776 года. Теории кислотно-основных реакций как надмножества и подмножества моделей. Важно рассматривать модели кислотно-основных реакций как теории, дополняющие друг друга. Например, текущая модель Льюиса имеет самое широкое определение того, что такое кислота и основание, при этом теория Брёнстеда-Лоури является подмножеством того, что такое кислоты и основания, а теория Аррениуса является наиболее ограничительной Список использованной литературы Клейден, Джонатан; Гривс, Ник; Уоррен, Стюарт; Уотерс, Питер (2000). Органическая химия (Первое изд.). Издательство Оксфордского университета. Finston, HL; Рихтман, AC (1983). Новый взгляд на современные кислотно-основные теории . Нью-Йорк: Джон Вили и сыновья. Мейерс, Р. (2003). Основы химии . Гринвуд Пресс. Miessler, GL; Тарр, Д.А. (1991). Неорганическая химия . |