Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

21.6: Бронстед-Лоурі кислотно-лужні реакції

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    19426

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Римський бог Янус вважався богом воріт, дверей, початків і закінчень. Його зображують двома особами, дивлячись відразу в дві сторони. Янус був би в хорошому становищі, щоб подивитися на кислотно-лужні реакції, які ми бачимо в цій концепції, оскільки вони є рівноважними реакціями, що включають дві різні форми як кислот, так і підстав.

    Brønsted-Lowry Кислотно-лужні реакції

    Кислотно-лужною реакцією, згідно з визначенням Бронстеда-Лоурі, є перенесення протона з однієї молекули або іона в іншу. При розчиненні аміаку у воді він проходить наступну оборотну реакцію.

    \[\begin{array}{ccccccc} \ce{NH_3} \left( aq \right) & + & \ce{H_2O} \left( l \right) & \rightleftharpoons & \ce{NH_4^+} \left( aq \right) & + & \ce{OH^-} \left( aq \right) \\ \text{base} & & \text{acid} & & \text{acid} & & \text{base} \end{array}\nonumber \]

    У цій реакції молекула води дарує протон молекулі аміаку. Отримані продукти - іон амонію і гідроксид-іон. Вода діє як кислота Бронстед-Лоурі, тоді як аміак діє як основа Бронстед-Лоурі. Гідроксид-іон, який виробляється, змушує розчин бути основним.

    Ми також можемо розглянути зворотну реакцію в наведеному вище рівнянні. У цій реакції іон аміаку дарує протон гідроксидному іону. Іон амонію - це кислота Бронстеда-Лоурі, тоді як гідроксидний іон є основою Бронстеда-Лоурі. Більшість кислотно-лужних реакцій Бронстеда-Лоурі можна проаналізувати таким чином. Одна кислота і одна основа є реагентами, а одна кислота і одна основа - продукти.

    У вищевказаній реакції вода виступала в ролі кислоти, яка може здатися трохи несподіваною. Вода також може виступати в якості основи в кислотно-лужній реакції Бронстеда-Лоурі, якщо вона реагує з речовиною, яка є кращим донором протонів. Нижче показана реакція води з іоном сульфату водню.

    \[\begin{array}{ccccccc} \ce{HSO_4^-} \left( aq \right) & + & \ce{H_2O} \left( l \right) & \rightleftharpoons & \ce{H_3O^+} \left( aq \right) & + & \ce{SO_4^{2-}} \left( aq \right) \\ \text{acid} & & \text{base} & & \text{acid} & & \text{base} \end{array}\nonumber \]

    Так, вода здатна бути або кислотою, або основою, характеристикою називається амфотеризм. Амфотерна речовина - це та, яка здатна діяти як кислота або основа, жертвуючи або приймаючи іони водню.

    Кон'югатні кислоти та основи

    Коли речовина, яка діє як кислота Бронстеда-Лоурі, здає свій протон, вона стає основою в зворотній реакції. У вищеописаній реакції іон сульфату\(\left( \ce{HSO_4^-} \right)\) водню дарує протон воді і стає сульфатним іоном\(\left( \ce{SO_4^{2-}} \right)\). The\(\ce{HSO_4^-}\) і\(\ce{SO_4^{2-}}\) пов'язані один з одним наявністю або відсутністю\(\ce{H^+}\) іона. Кон'югатна кислотно-лужний пара - це пара речовин, пов'язаних втратою або посиленням одного іона водню. Кон'югатна кислота - це частинка, що утворюється, коли основа приймає протон. Іон сульфату водню - це кон'югатна кислота сульфатного іона. Кон'югатна основа - це частинка, що утворюється, коли кислота дарує протон. Сульфат-іон є кон'югатною основою іона сульфату водню.

    У реакції, проілюстрованої нижче, вода служить одночасно кислотою і основою. Одна молекула води служить кислотою і дарує протон. Інша молекула води функціонує як основа, приймаючи протон.

    Малюнок\(\PageIndex{1}\): Молекули води у вигляді кон'югатної кислотно-лужної пари. (КУБ.СМ ПО-НК; К-12)

    Типова кислотно-лужна реакція Брёнстеда-Лоурі містить дві кон'югатні кислотно-лужні пари, як показано нижче.

    \[\ce{HNO_2} \left( aq \right) + \ce{PO_4^{3-}} \left( aq \right) \rightleftharpoons \ce{NO_2^-} \left( aq \right) + \ce{HPO_4^{2-}} \left( aq \right)\nonumber \]

    Одна спряжена кислотно-лужної пари -\(\ce{NHO_2}\)/\(\ce{NO_2^-}\), тоді як інша пара -\(\ce{HPO_4^{2-}}\)/\(\ce{PO_4^{3-}}\).

    Резюме

    • Кислотно-лужною реакцією, згідно з визначенням Бронстеда-Лоурі, є перенесення протона з однієї молекули або іона в іншу.
    • Кон'югатна кислотно-лужний пара - це пара речовин, пов'язаних втратою або посиленням одного іона водню.
    • Кон'югатна кислота - це частинка, що утворюється, коли основа приймає протон.
    • Кон'югатна основа - це частинка, що утворюється, коли кислота дарує протон.
    • Наведено приклади спряжених кислотно-лужних пар.