תיאוריות של חומצות ובסיסים תורת לואיס, ברונסטד-לורי וארכיניוס

ה תיאוריות של חומצות ובסיסים הם מתחילים מן הקונספט שניתן על ידי אנטואן Lavoisier בשנת 1776, אשר ידע מוגבל של חומצות חזקות, ביניהם חנקתי וגופרית. Lavoisier טען כי חומציות של חומר תלוי כמה חמצן זה מכיל, שכן הוא לא ידע את הקומפוזיציות בפועל של מימן הלידים וחומצות חזקות אחרות.

תיאוריה זו נלקחה כהגדרה האמיתית של חומצה במשך כמה עשורים, גם כאשר מדענים כמו ברזליוס ופון ליביג עשו שינויים והציעו חזיונות אחרים, אך עד שהגיע ארניוס, הוא לא התחיל לראות בבירור כיצד חומצות ובסיסים עבדו.

בעקבות ארניוס, הפיסיקאים ברונסטד ולורי פיתחו באופן עצמאי את התיאוריה שלהם, עד שלואיס בא להציע גרסה משופרת ומדויקת יותר של זה.

קבוצה זו של תיאוריות משמשים עד היום והם אמרו כי הם אלה שעזרו ליצור תרמודינמיקה כימית מודרנית.

אינדקס

• 1 תורת ארניוס
• 2 תורת ברונסטד ולורי
• 3 התיאוריה של לואיס
• 4 הפניות

תורת ארניוס

תורת ארניוס היא ההגדרה המודרנית הראשונה של חומצות ובסיסים, והוצעה על ידי הפיזיקוכימיה של אותו שם בשנת 1884. היא קובעת כי חומר מזוהה כחומצה כאשר הוא יוצר ימני מימן כאשר מומס במים.

כלומר, חומצה מגדילה את הריכוז של יונים⁺ בפתרונות מימיים. זה יכול להיות מוכיח עם דוגמה של ניתוק של חומצה הידרוכלורית (HCl) במים:

HCl (ac) → H⁺(ac) + Cl^-(ac)

לדברי Arrhenius, בסיסים אלה חומרים המשחררים יונים hydroxide כאשר ניתק במים; כלומר, זה מגביר את הריכוז של יונים OH^- בפתרונות מימיים. דוגמה של בסיס Arrhenius הוא פירוק של נתרן hydroxide במים:

NaOH (ac) → Na⁺(AC) + OH^-(ac)

התיאוריה קובעת גם, שככזה, אין יונים⁺, אבל זה nomenclature משמש לציון יון הידרוניום (H₃הו⁺) וכי זה נקרא יון מימן.

מושגים של אלקליות וחומציות הוסברו רק ריכוזים של היונדרוקסיד יונים מימן, בהתאמה, ואת סוגים אחרים של חומצה ובסיס (גרסאות חלשות שלהם) לא הוסברו..

התיאוריה של ברונסטד ולורי

תיאוריה זו פותחה באופן עצמאי על ידי שני physicochemicals בשנת 1923, הראשון בדנמרק והשני באנגליה. לשניהם היה אותו חזון: התיאוריה של ארניוס הייתה מוגבלת (כיוון שהיתה תלויה לחלוטין בקיומה של תמיסה מימית) ולא הגדירה נכונה מהו חומצה ובסיס.

לכן, הכימאים עבדו סביב יון המימן ועשו את טענתם: חומצות הן החומרים שמשחררים או תורמים פרוטונים, בעוד שהבסיסים הם אלה המקבלים את הפרוטונים האלה.

הם השתמשו בדוגמה כדי להפגין את התיאוריה שלהם, אשר כרוכה בתגובה שיווי משקל. הוא טען שלכל חומצה יש בסיס מצומצם, ולכל בסיס יש גם את החומצה המצומדת שלו, כך:

HA + B ↔ A^- + HB⁺

כמו, למשל, בתגובה:

CH₃COOH + H₂O ↔ CH₃COO^- + ח₃הו⁺

בחומצה אצטית התגובה הקודמת (CH₃COOH) הוא חומצה כי זה תורם פרוטון למים (H₂O), ובכך להפוך בסיס מצומד שלה, יון אצטט (CH₃COO^-). בתורו, מים הוא בסיס כי הוא מקבל פרוטון של חומצה אצטית והופך חומצה מצומדות שלה, יון הידרוניום (H₃הו⁺).

תגובה זו בהיפוך היא גם תגובה חומצית בסיס, שכן חומצה מצומדת מומרת חומצה בסיס מצומד מומר לבסיס, דרך תרומה וקבלה של פרוטונים באותו אופן.

היתרון של תיאוריה זו על זה של Arrhenius היא שזה לא דורש חומצה להיות מנותק להסביר חומצות ובסיסים.

תורת לואיס

הפיסיקוכימי גילברט לואיס החל ללמוד הגדרה חדשה של חומצות ובסיסים בשנת 1923, באותה השנה שבה הציגו ברונסטד ולורי את התיאוריה שלהם על חומרים אלו.

הצעה זו, שפורסמה בשנת 1938, היה יתרון כי מימן (או פרוטון) הדרישה של ההגדרה הוסרה.

הוא עצמו אמר, ביחס לתיאוריה של קודמיו, כי "הגבלת ההגדרה של חומצות לחומרים המכילים מימן היתה מגבילה כמו הגבלת חומרים מחמצנים לאלה שהיו להם חמצן".

באופן כללי, תיאוריה זו מגדירה את הבסיסים כחומרים שיכולים לתרום זוג אלקטרונים, ואת חומצות כמו אלה שיכולים לקבל את זה זוג.

ליתר דיוק, הוא קובע כי בסיס לואיס הוא אחד שיש לו אלקטרונים, שאינו מחובר לגרעין שלו וניתן לתרום, וכי חומצה לואיס הוא אחד שיכול לקבל זוג אלקטרונים חופשיים. עם זאת, ההגדרה של חומצות לואיס הוא משוחרר ותלוי במאפיינים אחרים.

דוגמה לכך היא התגובה בין trimethylborane (Me₃B) - אשר פועל כחומצה Lewis כי יש לו את היכולת לקבל זוג אלקטרונים - ואמוניה (NH₃), אשר יכול לתרום זוג אלקטרון ללא שלה.

אני₃B +: NH₃ → לי₃B: NH₃

היתרון הגדול של התיאוריה של לואיס הוא האופן שבו הוא משלים את מודל התגובות לחזרה: התיאוריה מציעה שחומצות מגיבות עם הבסיסים לחלוק זוג אלקטרונים, מבלי לשנות את מספר החמצון של כל אחת מהן אטומים.

יתרון נוסף של תיאוריה זו הוא שהיא מאפשרת להסביר את התנהגותן של מולקולות כגון בורון trifluoride (BF)₃) ו tetrafluoride סיליקון (סיף)₄), אשר אין נוכחות של יונים⁺ ולא OH^-, כנדרש בתיאוריות קודמות.

הפניות

1. בריטניקה, ד. (s.f.). אנציקלופדיה בריטניקה. מקור: britannica.com
2. תורת בסיס חומצה בראונסטד-לורי. (s.f.). ויקיפדיה. מקור: en.wikipedia.org
3. קלארק, י. (2002). תיאוריות של חומצות ובסיסים. מאוחזר מ chemguide.co.uk