background image

TEORIE

KWASÓW I ZASAD

OH

H

3

O

+

HA 

→ H

+

+  A

(

α = 1)

HA     H

+

+  A

(

α < 1)

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

autojonizacja (autodysocjacja) wody:

H

2

O    H

+

+  OH

TEORIA  ARRHENIUSA  (1884 r.)

Svante August Arrhenius 

(1859-1927)

Nagroda Nobla w 1903 r.

kwas: substancja dysocjująca z wytworzeniem jonów H

+

zasada: substancja dysocjująca z wytworzeniem jonów OH

MeOH

→ Me

+

+  OH

reakcja: kwas  +  zasada  =  sól  +  woda

• nie tłumaczy kwasowych właściwości soli, np. Al(NO

3

)

3

w H

2

O;

• nie tłumaczy zasadowych właściwości związków chemicznych niezawierających

grup hydroksylowych, np. Na

2

CO

3

w H

2

O, aminy w wodzie;

• nie tłumaczy dlaczego mocznik w wodzie jest obojętny, w ciekłym NH

3

jest kwasem a w bezwodnym CH

3

COOH jest zasadą;

background image

HA +  H

2

O

→ H

3

O

+

+  A

(

α = 1)

HA +  H

2

O

H

3

O

+

+  A

(

α < 1)

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

autojonizacja (autodysocjacja) wody:

H

2

O  +  H

2

O    H

3

+

+  OH

TEORIA  BRÖNSTEDA  I  LOWRY’EGO (1923 r.)

kwas: substancja będąca donorem protonów (H

+

)

zasada: substancja będąca akceptorem protonów

MeOH

→ Me

+

+  OH

(

α = 1)

B  +  H

2

O      BH

+

+  OH

(

α < 1)

(wodorotlenki metali nie stanowią właściwie zasad w sensie teorii Brönsteda,

zasadą jest w nich anion OH

wykazujący silne powinowactwo do protonów)

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

background image

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

Substancje, które w reakcjach roztworze, w zależności od warunków,

mogą przyłączać bądź oddawać protony nazywa się substancjami

amfiprotycznymi (np. woda) lub amfolitami.

reakcja protolityczna:

kwas 1  +  zasada 2  =  kwas 2  +  zasada 1

HA   +

B       =

BH

+

+      A

HA

+  H

2

O

H

3

O

+

+  A

2

HA

+  H

2

O

H

2

A +    OH

Istotą tych reakcji jest przeniesienie protonu od kwasu do zasady.

Układ składający się z kwasu i powstającej z niego przez odszczepienie 

protonu zasady nosi nazwę sprzężonej pary kwas-zasada.

np.:

H

2

PO

4

, HPO

4

2

, HS

, HCO

3

, H

2

AsO

4

, HAsO

4

2

, HSO

3

Al(H

2

O)

5

OH

2+

, Zn(H

2

O)

3

OH

+

, Fe(H

2

O)

4

(OH)

2

+

, itp.


background image

H

+

+  INH

3

=  [H

← NH

3

]

+

=  NH

4

+

H

+

+  H

2

O  =  H

3

O

+

I

NH

3

+  BF

3

=  H

3

→ BF

3

AlCl

3

+  Cl

=  AlCl

4

H

2

O  +  HCl  =  [H

2

→ HCl]  =  H

3

O

+

+  Cl

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

(Lewis uniezależnił definicję kwasów i zasad od tego,

czy zawierają one protony i czy reagują z rozpuszczalnikiem)

TEORIA  LEWISA (1923 r.)

kwas: akceptor pary elektronowej

zasada: donor pary elektronowej

reakcja:

kwas  +  zasada  =  addukt

(wiązanie koordynacyjne)

• kwasy Lewisa to odczynniki elektrofilowe
• zasady Lewisa to odczynniki nukleofilowe

Reakcję dysocjacji HCl w wodzie teoria Lewisa traktuje jako wypieranie

z adduktu HCl słabszej zasady Cl

przez zasadę mocniejszą H

2

O

2 H

2

O    H

3

O

+

+  OH

2 NH

3

NH

4

+

+  NH

2

N

2

O

4

NO

+

+  NO

3

2 CH

3

COOH    CH

3

COOH

2

+

+  CH

3

COO

2 HF      H

2

F

+

+  F

2 H

2

SO

4

H

3

SO

4

+

+  HSO

4

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

TEORIA  ROZPUSZCZALNIKOWA

(Cady i Elsey, 1925-28 r.)

autodysocjacja rozpuszczalników:

reakcja:

kwas  +  zasada  =  sól  +  rozpuszczalnik

kwas: substancja dająca w roztworze takie same kationy jak rozpuszczalnik
zasada: substancja zwiększająca stężenie anionów

charakterystycznych dla rozpuszczalnika

background image

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

• sole amonowe w ciekłym NH

3

są kwasami

NH

4

Cl  

→ NH

4

+  

+  Cl

• amidek sodu (NaNH

2

w ciekłym NH

jest zasadą

NaNH

→ Na

+  

+  NH

2

• chlorek nitrozylu (NOCl) N

2

O

4

jest kwasem

NOCl  

→ NO

+

+  Cl

• N

2

O

4

NaNO

3

jest zasadą

NaNO

3

→ Na

+  

+  NO

3

• CH

3

COOH w bezw. H

2

SO

jest zasadą

H

2

SO

4

+  CH

3

COOH  

→ HSO

4

+  CH

3

COOH

2

+

• mocznik, który jest obojętny w wodzie, 

stanowi kwas w ciekłym NH

3

NH

3

+  CO(NH

2

)

2

→ NH

4

+

+  H

2

NC(O)NH

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

zobojętnianie mocnego kwasu mocną zasadą:

ZOBOJĘTNIANIE

NaOH  +  HCl  

→ NaCl  +  H

2

O

Na

+

+ OH

+  H

+

+  Cl

→ Na

+

+  Cl

+  H

2

O

w istocie reakcja zachodzi pomiędzy jonami H

+

i OH

H

+

+  OH

→ H

2

O

H

3

O

+

+  OH

→ H

2

O  +  H

2

O

CH

3

COOH  +  NaOH  

→ CH

3

COONa  +  H

2

O

CH

3

COOH  +  Na

+

+  OH

→ CH

3

COO

+  Na

+

+  H

2

O

CH

3

COOH  +  OH

→ CH

3

COO

+  H

2

O

HA  +  OH

→ A

+  H

2

O

zobojętnianie słabego kwasu mocną zasadą:

background image

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

zobojętnianie mocnego kwasu słabą zasadą:

HNO

3

+  NH

3

→ NH

4

NO

3

H

+

+  NO

3

+  NH

3

→ NH

4

+

+  NO

3

H

+

+  NH

3

→ NH

4

+

H

3

O

+

+  B  

→ BH

+

+  H

2

O

HNO

2

+  NH

3

→ NH

4

NO

2

HNO

2

+  NH

3

→ NH

4

+

+  NO

2

HA  +  B  

→ BH

+

+  A

zobojętnianie słabego kwasu słabą zasadą:

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

reakcje soli z kwasami bądź zasadami zachodzą wówczas, gdy w wyniku

tych reakcji powstaje związek lotny, trudno rozpuszczalny lub słabiej

zdysocjowany niż substraty, np.:

JONOWY ZAPIS REAKCJI

Na

2

CO

3

+  2 HCl  

→ 2 NaCl  +  CO

2

+  H

2

O

2 Na

+

+  CO

3

2

+  2 H

+

+  2 Cl

→ 2 Na

+

+  2 Cl

+  CO

2

+  H

2

O

CO

3

2

+  2 H

+

→ CO

2

+  H

2

O

CuSO

4

+  2 NaOH  

→ Cu(OH)

2

+  Na

2

SO

4

Cu

2+

+  SO

4

2

+  2 Na

+

+  2 OH

→ Cu(OH)

2

+  2 Na

+

+  SO

4

2

Cu

2+

+  2 OH

→ Cu(OH)

2

CH

3

COONa  +  HNO

3

→ CH

3

COOH  +  NaNO

3

CH

3

COO

+  Na

+

+  H

+

+  NO

3

→ CH

3

COOH  +  Na

+

+  NO

3

CH

3

COO

+  H

+

→ CH

3

COOH

background image

dr Henryk Myszka - Uniwersytet Gdański - Wydział Chemii

reakcje pomiędzy dobrze rozpuszczalnymi solami zachodzą wówczas,

gdy jedna z soli będąca produktem reakcji jest trudno rozpuszczalna

w wodzie, np.:

AgNO

3

+  NaCl  

→ AgCl

+  NaNO

3

Ag

+

+  NO

3

+  Na

+

+  Cl

→ AgCl

+  Na

+

+  NO

3

Ag

+

+  Cl

→ AgCl

po zmieszaniu np. wodnych roztworów Na

2

SO

4

i KCl nie obserwuje się

żadnych zmian w roztworze, co oznacza, iż nie zachodzi tu żadna reakcja, 

a w roztworze występuje mieszanina jonów: Na

+

, SO

4

2

, K

+

i Cl