Przeczytaj
Teoria Arrheniusa
Według teorii Arrheniusateorii Arrheniusa, kwasy są związkami chemicznymi, które dysocjują z odszczepieniem jonów (dzisiaj wiemy, że są to jony ), a zasady związkami, które dysocjują z odczepieniem jonów .
Teoria Brønsteda–Lowry'ego
Teoria BrønstedaTeoria Brønsteda opisuje procesy kwasowo–zasadowe, zachodzące w środowisku rozpuszczalnika protycznego, tzn. takiego, który może wymieniać (przyjmować i oddawać) jony wodoru. Przykładem takiego rozpuszczalnika jest oczywiście woda, ale także ciekły amoniak, bezwodny kwas siarkowy() oraz bezwodny kwas octowy.
Według teorii kwasów i zasad Brønsteda–Lowry'ego:
kwasy są donorami (dawcami) jonów wodoru;
zasady są akceptorami (biorcami) jonów wodoru.
Reakcja kwasowo–zasadowa w ujęciu teorii Brønsteda polega na przekazaniu jonu wodoru od kwasu do zasady:
Reakcja kwasowo–zasadowa w ujęciu teorii Brønsteda prowadzi więc do otrzymania słabszego kwasu i słabszej zasady.
Kwas mocny a słaby
Hydroliza to reakcja związku chemicznego z wodą, w wyniku której powstają w roztworze jony lub .
W ujęciu teorii Brønsteda, do reakcji hydrolizy można zaliczyć także procesy zachodzące podczas dysocjacji kwasów i zasad – wówczas następuje rozpad pod wpływem wody.
Dysocjacja mocnego kwasu
Na przykładzie równania dysocjacji elektrolitycznej chlorowodoru można rozważyć jaką rolę pełnią poszczególne reagenty:
Według teorii Brønsteda–Lowry'ego reakcja zachodzi między silnym kwasem () a silną zasadą (), dając słabszą zasadę () i słabszy kwas ():
Pary – oraz – są sprzężonymi parami kwas–zasada i różnią się tylko obecnością jonu wodoru (jonu ).
Wracając do dysocjacji kwasu solnego, możemy określić role kwasu i zasady, ale również możemy zaznaczyć sprzężone pary:
Kwas chlorowodorowy jest kwasem bardzo mocnym i ulega całkowitej dysocjacji. Oznacza to, że w roztworze występują tylko jony i , natomiast brakuje niezdysocjowanego . Możemy zatem określić moc składników sprzężonej pary kwas–zasada – .
Dysocjacja słabej zasady
Woda może również pełnić rolę mocnego kwasu. W roztworze wodnym amoniaku zachodzi dysocjacja częściowa.
Sprzężone pary kwas–zasada:
Oznacza to, że ustala się pewien stan równowagistan równowagi, charakteryzujący się współwystępowaniem formy kwasowej () i zasadowej (). Ustalanie stanu równowagi zapisuje się za pomocą dwóch strzałek w przeciwnych kierunkach.
Dysocjacja słabego kwasu
W roztworze słabego kwasu, jakim jest kwas octowy, zachodzi częściowa dysocjacja:
Oznacza to, że ustala się pewien stan równowagistan równowagi, charakteryzujący się współwystępowaniem formy kwasowej () i zasadowej (). Ustalanie stanu równowagi zapisuje się za pomocą dwóch strzałek w przeciwnych kierunkach.
Sprzężona para zawiera w tym przypadku kwas i zasadę o zbliżonej, niewielkiej mocy. W zależności od warunków, forma kwasowa () może oddawać jony wodoru, a forma zasadowa () może je przyłączać.
Hydroliza anionowa
Hydroliza octanu sodu – sól słabego kwasu i mocnej zasady
Analogiczny stan równowagi ustala się w roztworze octanu sodu:
Prowadzi to do wytworzenia niewielkiej ilości jonów , które nadają roztworowi
odczyn zasadowy. Proces ten nazywa się hydrolizą anionowąhydrolizą anionową (ulega jej anion) bądź dysocjacją zasadową (dysocjuje zasada Brønsteda, jon octanowy).
Hydroliza kationowa
Hydroliza chlorku amonu – sól mocnego kwasu i słabej zasady
Jeżeli sólsól zawiera kationy będące w sensie teorii Brønsteda–Lowry'ego słabym kwasem, wówczas może zajść analogiczny proces, nazywany hydrolizą kationowąhydrolizą kationową.
Hydroliza kationu amonu:
Otrzymany roztwór ma odczyn kwasowy, ponieważ część kationów amonu oddała jon wodoru cząsteczkom wody, co doprowadziło do powstania jonów oksoniowych oraz , zasady sprzężonej z jonem amonou.
Hydroliza chlorku miedzi() – sól mocnego kwasu i słabej zasady
Kationy litowców i berylowców (z wyjątkiem berylu) nie ulegają hydrolizie kationowej. Jeżeli mamy do czynienia z kationami pozostałych metali, wówczas możemy mówić o hydrolizie kationowej, ponieważ ich wodorotlenki są słabymi elektrolitami w roztworze nastąpi proces równowagowy:
Ta reakcja nosi nazwę hydrolizy kationowej, ponieważ ulegają jej kationy. Powstają wówczas jony i pojawia się kwasowy odczyn roztworu.
Hydroliza kationowo‑anionowa
Hydroliza octanu amonu – sól słabego kwasu i słabej zasady
W przypadku, gdy w roztworze będą znajdować się jednocześnie jony słabego kwasu oraz słabej zasady Brønsteda, np. wskutek rozpuszczenia octanu amonu, wtedy jednocześnie zajdą obydwa procesy:
Proces ten nosi nazwę hydrolizy kationowo–anionowej. Odczyn otrzymanego roztworu będzie zbliżony do obojętnego.
Hydrolizie ulegają sole:
mocnych kwasów i słabych zasad,
słabych kwasów i mocnych zasad,
słabych kwasów i słabych zasad,
ponieważ posiadają co najmniej jeden jon, który ulega równowagowemu procesowi kwasowo–zasadowemu.
Hydroliza nieodwracalna
Niektóre związki jonowe ulegają nieodwracalnej hydrolizie. Przykładem może być reakcja wodorku sodu z wodą. jest związkiem o budowie jonowej, zawiera więc jony :
Jon wodoru jest mocną zasadą, sprzężoną z słabym kwasem – . Ponieważ cząsteczka wodoru w wodzie w ogóle nie dysocjuje, oczywiste jest, że anion wodorkowy „chwyta” kation wodoru z cząsteczek rozpuszczalnika. Proces ten jest nieodwracalny również z uwagi na fakt, że jest to proces typu redoks.
Przewidywanie odwracalności reakcji
Najważniejsze wnioski:
w roztworze wodnym nie mogą istnieć mocniejsze kwasy niż , ani mocniejsze zasady niż ,
im mocniejszy dany kwas, tym słabsza sprzężona zasada i odwrotnie.
Słownik
produkt reakcji między kwasami a zasadami
według tej teorii, kwasy to związki chemiczne, które dysocjują z odszczepieniem jonów , a zasady to związki, które dysocjują z odszczepieniem jonów
według tej teorii, kwasy są donorami (dawcami) jonów wodoru, a zasady akceptorami (biorcami) jonów wodoru
charakteryzuje się współwystępowaniem formy kwasowej (np. ) i zasadowej (np. )
proces hydrolizy, polegający na reakcji anionu słabszego elektrolitu pochodzącego z dysocjacji soli z cząsteczką wody, w wyniku którego powstaje pewna liczba jonów wodorotlenkowych, nadających roztworowi odczyn zasadowy
proces hydrolizy, polegający na reakcji kationu pochodzącego z dysocjacji soli z cząsteczką wody, w wyniku którego powstaje pewna liczba jonów oksoniowych, nadających roztworowi odczyn kwasowy; zachodzi wtedy, gdy sól zawiera kationy, które są, w sensie teorii Brønsteda–Lowry'ego, słabymi kwasami
Bibliografia
Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, Warszawa i wyd. następne.