Протолитическая теория

Датский физико-химик Йоханнес Бренстед (1879 – 1947 гг.) и английский химик Томас Лоури (1874 – 1936 гг.) практически одновременно (1928 – 1929 гг.) предложили протолитическую теорию кислот и оснований, согласно которой

кислота — донор катионов водорода:

HAn « H⁺ + An^–

Кислоты могут быть:

а) молекулярными HCl « H ⁺ + Cl ^–

б) катионными « NH₃ + H ⁺

в) анионными « + H ⁺

Основание — акцептор катионов водорода.

Основания делятся на

а) молекулярные NH₃ + H ⁺ «

б) анионные OH ^– + H ⁺ « H₂O

в) катионные AlOH²⁺ + H⁺ « Al³⁺ + H₂O

Амфотерные вещества (амфолиты) — это вещества, которые являются как донорами, так и акцепторами протонов. Они могут быть заряженными, например:

« H ⁺ +
+ H ⁺ « H₃PO₄

и нейтральными:

H₂O « H ⁺ + OH ^–
H₂O + H ⁺ « H₃O⁺.

Кислоты и основания существуют только как сопряженные пары:

кислота « основание + протон

Кислотно-основной процесс сопряженных кислот и оснований может быть выражен общей схемой:

AH + B « BH⁺ + A^–,

где AH, BH⁺ — кислоты B, A^– — основания.

Протон не существует в растворе в свободном виде, в воде он образует катион гидроксония H₃O⁺.

Понятия кислоты в протолитической и электролитической теориях совпадают, однако понятие «основание» охватывает более широкий круг соединений: основаниями могут быть вещества, которые не имеют анионов ОН ^–, например, NH₃ , (C₂H₅)₂O.

Электронная теория

В 1926 г. американский физико-химик Гилберт Льюис (1875 – 1946 гг.) предложил электронную теорию кислот и оснований.

По его теории к кислотам относятся вещества, являющиеся акцепто­рами электронной пары, а к основаниям — донорами электронной пары

Отличительным признаком этой теории является то, что кислота и осно­вание взаимодействуют друг с другом с образованием связи по донорно-акцепторному механизму:

 A + : B « A : B,

где – A — кислота,:B — основание, A : B — кислотно-основный комплекс (продукт нейтрализации).

В результате приобретения атомом, ответственным за кислотные свой­ства, электронной пары часто возникает завершенная электронная конфигу­рация. В отличие от электролитической и протолитической теорий, к кисло­там относят соединения, не содержащие водород (апротонные кислоты).

Например:

: NH₃ + – BF₃ « NH₃BF₃,

– BF₃ является кислотой.

Таблица 4
Некоторые примеры “реакций нейтрализации”

Понятия основания в теориях Бренстеда (протолитическая теория) и Льюиса совпадают, однако понятие кислоты в электронной теории охваты­вает, кроме протона, более широкий круг частиц способных акцептировать электронную пару.

Растворение кислот Льюиса в ионизирующих растворителях (например, в H₂O) приводит к росту концентрации ионов водорода (катионов гидроксо­ния):

AlCl₃ + 2 H₂O « Al(OH)Cl₂ + H₃O⁺ + Cl ^–
SO₃ + 2 H₂O « H₃O⁺ + .

Растворение оснований Льюиса в воде приводит к увеличению концен­трации анионов OH^– :

NH₃ + H₂O « + OH ^–
(CH₃)NH₂ + H₂O « (CH₃) + OH ^–.

Кислотные свойства ортоборной кислоты H₃BO₃ обусловлены не элек­тролитической диссоциацией этого соединения, а образованием катионов гидроксония (H₃O⁺) по реакции:

H₃BO₃ + 2 H₂O « [B(OH)₄] ^– + H₃O⁺.

Кислоты