Wróć do informacji o e-podręczniku Wydrukuj Pobierz materiał do PDF Pobierz materiał do EPUB Pobierz materiał do MOBI Zaloguj się, aby dodać do ulubionych Zaloguj się, aby skopiować i edytować materiał Zaloguj się, aby udostępnić materiał Zaloguj się, aby dodać całą stronę do teczki
bg‑azure

Woda a teoria kwasów i zasad BrønstedaLowry’ego

bg

Według teorii kwasów i zasad Brønsteda-Lowry’ego], kwasem nazywamy cząsteczkę lub jon, które są donorem jonu wodoru, a zasadą te, które są jego akceptoremakceptorakceptorem. Donorem jonu wodoru jest więc każda substancja, która może dysocjować i przekazać go do zasady, posiadającej wolną parę elektronową.

RIChY0FGVNxsa1
Kwas to dawca jonu wodoru, a zasadą jest jego akceptor.
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Cząsteczka wody jest zdolna do autodysocjacjiautodysocjacjaautodysocjacji, zachodzącej zgodnie z poniższym równaniem reakcji:

H2O+H2OH3O++OH-

Z równania reakcji wynika, że woda jest zdolna zarówno do oddania, jak i przyjęcia jonu wodoru. Oddając ten jon, staje się jonem OH (anionem wodorotlenkowym), a przyjmując go – jonem H 3 O + (kationem oksoniowym). Woda ma zatem właściwości amfiprotycznezwiązek amfiprotycznyamfiprotyczne, czyli może pełnić rolę zarówno kwasu, jak i zasady.

Aby wyjaśnić rolę wody jako kwasu, należy przeanalizować różne reakcje chemiczne zachodzące w roztworach wodnych.

bg‑azure

Hydroliza anionowa soli mocnej zasady i słabego kwasu

bg

Sole pochodzące od mocnej zasady oraz słabego kwasu, np. Na 2 CO 3 , K 3 PO 4 , (CH 3 COO) 2 Ca , Na 2 S w roztworach wodnych wykazują odczyn zasadowy. Dzieje się tak, ponieważ aniony pochodzące od słabego kwasu ulegają hydrolizie anionowej, czyli reakcji z wodą z utworzeniem jonów OH . Woda, oddając jon wodoru, staje się anionem wodorotlenkowym, odpowiedzialnym za odczyn zasadowy roztworu soli.

Na przykład w reakcji hydrolizy anionów węglanowych, woda, jako kwas 1, oddaje jon wodoru, stając się jonem OH , czyli zasadą 1. Jednocześnie anion węglanowy, jako zasada 1, przyjmuje jon wodoru od cząsteczki wody i staje się anionem wodorowęglanowym – kwasem 2.

CO32-zasada 2 + H2Okwas 1  HCO3-kwas 2 + OH-zasada 1

Możemy zatem wyróżnić dwie sprzężone pary kwas‑zasada:

Kwas

Zasada

Sprzężona para 1.

H2O

OH

Sprzężona para 2.

HCO3-

CO32-

W analogiczny sposób przebiegają inne reakcje hydrolizy soli, pochodzących od słabych kwasów i mocnych zasad, np.:

PO43-+H2OHPO42-+OH-
ClO-+H2OHClO+OH-
S2-+H2OHS-+OH-
bg‑azure

Reakcja wodorków metali z wodą

bg

W reakcjach wodorków metali z wodą, to woda pełni rolę kwasu, ponieważ przekazuje jon H + , a ten z kolei łączy się z jonem H , pełniącym rolę zasady. Powstają wówczas dwuatomowe cząsteczki wodoru oraz aniony wodorotlenkowe, zgodnie ze schematem:

R1Vlvi8xUMBoa1
Grafika przedstawia schemat reakcji. Cząsteczka wody dodać anion wodorkowy, strzałka w prawo, powstaje anion wodorotlenkowy                O       H                 −          dodać wodór cząsteczkowy.
Schemat reakcji anionu wodorkowego z wodą
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W reakcji wodorków z wodą sprzężone pary kwas‑zasada tworzą:

Kwas 1

Zasada 1

H2O

OH

Kwas 2

Zasada 2

H2

H

Równanie reakcji można w sposób cząsteczkowy zapisać jako:

NaH+H2ONaOH+H2
bg‑azure

Reakcja nadtlenków z wodą

bg

W reakcjach nadtlenków z wodą, to właśnie woda pełni rolę kwasu, będąc dawcą jonu wodoru. Z kolei jego biorcą jest anion nadtlenkowy O 2 2 . Powstaje wówczas anion wodorotlenkowy i nadtlenek wodoru, jak to pokazano na poniższym schemacie:

R1U88xsgkYI2p1
Schemat reakcji anionu O22- z wodą
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W reakcji nadtlenków z wodą sprzężone pary kwas‑zasada tworzą:

Kwas 1

Zasada 1

H2O

OH

Kwas 2

Zasada 2

H2O2

O22-

Zgodnie ze schematem, na jeden anion nadtlenkowy przypadają dwie cząsteczki wody. Reakcję zapisuje się w sposób cząsteczkowy, zgodnie z poniższym równaniem reakcji:

Na2O2+H2O2 NaOH+H2O2
bg‑azure

Reakcja tlenków z wodą

bg

W przypadku reakcji tlenków z wodą, tu także woda pełni rolę kwasu, będąc dawcą jonu wodoru. Biorcą tego jonu jest anion tlenkowy O2-. Powstają wówczas dwa aniony wodorotlenkowe, co zostało przedstawione na poniższym schemacie:

RcVVg1EWp4GNw1
Grafika przedstawia schemat reakcji. Anion tlenkowy    O   2 −    dodać cząsteczka wody, strzałka w prawo, powstają dwa jony wodorotlenkowe                O       H                 −         .
Schemat reakcji anionu O2- z wodą
Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

W reakcji tlenków z wodą, sprzężone pary kwas‑zasada tworzą:

Kwas 1

Zasada 1

H2O

OH

Kwas 2

Zasada 2

OH

O2-

Zgodnie ze schematem, na jeden anion tlenkowy przypada jedna cząsteczka wody. Reakcję zapisuje się w sposób cząsteczkowy, zgodnie z poniższym równaniem reakcji:

Na2O+H2O2 NaOH

Słownik

teoria kwasów i zasad BrønstedaLowry’ego (teoria protolityczna, teoria protonowa)
teoria kwasów i zasad BrønstedaLowry’ego (teoria protolityczna, teoria protonowa)

wg tej teorii kwasami są cząstki (cząsteczki, jony), które są donorami jonów wodoru (oddają jony wodoru) w reakcji z akceptorami jonów wodoru (cząstkami przyjmującymi jony wodoru), które z kolei wg tej teorii są zasadami

kwas Brønsteda
kwas Brønsteda

każda substancja mogąca odłączyć od siebie jon wodoru

donor
donor

dawca jonu wodoru

akceptor
akceptor

biorca jonu wodoru

sprzężona para kwas‑zasada
sprzężona para kwas‑zasada

para reagentów (kwasIndeks dolny 1- zasadaIndeks dolny 1 oraz kwasIndeks dolny 2 – zasadaIndeks dolny 2) w reakcji przeniesienia jonu wodoru według równania:

zasada2+kwas1kwas2+zasada1
autodysocjacja
autodysocjacja

dysocjacja elektrolityczna rozpuszczalnika amfiprotycznego, zachodząca wskutek wymiany jonów wodoru między jego cząsteczkami

związek amfiprotyczny
związek amfiprotyczny

substancja, indywiduum chemiczne (cząsteczka, jon), które wg teorii kwasów i zasad Brønsteda- Lowry’ego może — zależnie od środowiska reakcji — przyłączać lub odłączać jeden bądź więcej jonów wodoru

dysocjacja elektrolityczna
dysocjacja elektrolityczna

samorzutny proces rozpadu indywiduów chemicznych (kwasów, zasad, soli) na jony

Bibliografia

Pazdro K.M., CHEMIA Podręcznik do kształcenia rozszerzonego w liceach, Część IV. Chemia nieorganiczna, Warszawa 2009.