Przeczytaj
Historia definiowania kwasów i zasad
Teoria jonowa Arrheniusa
W 1877 r. Svante Arrhenius, szwedzki naukowiec, zaproponował postulaty, które obecnie nazywamy teorią kwasowo‑zasadową Arrheniusateorią kwasowo‑zasadową Arrheniusa. W myśl tej teorii, jako kwasy określa się substancje, które w wyniku dysocjacji elektrolitycznejdysocjacji elektrolitycznej odszczepiają jon wodoru (proton), a jako zasady — substancje ulegające dysocjacji z odszczepieniem jonu wodorotlenkowego OHIndeks górny ––:
Postulaty Arrheniusa
I: Kwasy, zasady i sole pod wpływem wody rozpadają się na jony dodatnie (kationy) i ujemne (aniony).
II: Wartość ładunku elektrycznego zgromadzona na kationach jest równa ładunkowi zgromadzonemu na anionach. Roztwór jest elektrycznie obojętny.
III: Słabe elektrolity w roztworze wodnym ulegają dysocjacji w niewielkim stopniu.
Kwasy Arrheniusa
W teorii Arrheniusa kwasem jest substancja, która dysocjuje z odszczepieniem kationu wodoru oraz wytworzeniem anionu reszty kwasowej. Przykładem jest zapisana już wcześniej reakcja dysocjacji .
Pamiętaj, że w praktyce dodatnio naładowane protony reagują z otaczającymi je cząsteczkami wody i tworzą jony oksoniowe . Ta reakcja może być zapisana w formie:
Dlatego, mimo że w procesie dysocjacji kwasu powstaje kation wodoru, należy pamiętać, że w wodnym roztworze nie znajdują się wolne jony .
Zasady Arrheniusa
Zgodnie z klasyczną teorią Arrheniusa, zasady są definiowane jako substancje, które w czasie dysocjacji odszczepiają i dostarczają do wody jon . Przykładem jest reakcja dysocjacji wodorotlenku sodu w środowisku wodnym.
Wodorotlenek sodu ulega całkowitej dysocjacji, tworząc jony i , przez co wzrasta stężenie jonów hydroksylowych. Zasadami Arrheniusa są też inne wodorotlenki pierwiastków z grupy 1. i 2. układu okresowego (np. i ).
Reakcje zobojętnienia
W reakcji kwasu Arrheniusa, z zasadą Arrheniusa powstają zazwyczaj woda i sól. Reakcje tego typu nazywane są reakcjami zobojętniania. Zachodzą między jonami oksoniowymi a jonami wodorotlenkowymi . Na przykład reakcja kwasu chlorowodrowego z wodnym roztworem wodorotlenku sodu:
Można uznać, że badania poczynione przez Arrheniusa stały się podstawą do utworzenia najbardziej klasycznej teorii kwasowo‑zasadowej. Teoria ta ma jednak wiele ograniczeń, do których należy zaliczyć m.in.:
ograniczenie definicji kwasów i zasad do środowiska wodnego; nie wyjaśnia zatem zachowania indywiduów chemicznych, np. w ciekłym amoniaku;
klasyczna teoria Arrheniusa rozpatrywała tylko substancje chemicznie obojętne, a nie brała pod uwagę zachowania jonów – stąd definiowała np. jako kwas, ale nie wyjaśniała zachowania np. jonu w środowisku wodnym; na tej podstawie nie jest możliwe wyjaśnienie np. kwasowego odczynu roztworu ;
w myśl przedstawionej definicji, zasady są to substancje, które odszczepiają i dostarczają jony wodorotlenkowe – teoria ta nie wyjaśnia więc, dlaczego po rozpuszczeniu w wodzie roztwór przyjmuje zasadowy odczyn.
Prace poczynione przez Arrheniusa stały się punktem wyjścia do powstania bardziej zawansowanych teorii kwasowo‑zasadowych, takich jak np. teoria Brønsted-Lowry'ego.
Słownik
proces rozpadu cząsteczek elektrolitów (kwasów, zasad, soli), pod wpływem wody w roztworach, na dodatnio i ujemnie naładowane cząstki, tj. jony
teoria kwasów i zasad, zgodnie z którą kwasem jest substancja dysocjująca w roztworze wodnym z odszczepieniem jonu wodoru (), zasadą zaś substancja odszczepiająca jony wodorotlenkowe () podczas dysocjacji.
Bibliografia
Fierz‑Dawid H. E., Historia rozwoju chemii, Warszawa 1958, s. 404‑406.
Gerard I. D., O chemii i chemikach, Warszawa 1973, s. 268‑271.
Pigoń K., Ruziewicz Z., Chemia fizyczna, Podstawy fenomenologiczne, t. 1, Warszawa 2005.