Протолитическая теория кислот и основания

 

Причина диссоциации электролитов - их взаимодействие с водой. Вода образует при диссоциации катион водорода и анион гидроксила. Катион водорода - протон - имеет малый радиус

(»10^-15 м) и в воде гидратирован - его обычное координационное число равно четырем. Формула гидрата протона - Н₉О₄⁺, но для простоты ее записывают как Н₃О⁺. В растворах протоны переходят от одних соединений к другим.

HNO₂ + H₂O H₃O⁺ + NO₂^-

кислота 1 основание 2 кислота 2 основание 1

 

Протолиз - процесс передачи протона.

Протолиты- кислоты и основания, отдающие и принимающие протоны.

Протолитическое равновесие - кислотно-основное равновесие - ионно-молекулярное равновесие, устанавливающееся после передачи протона. К протолитическим процессам относятся процессы диссоциации, ионные реакции в растворах, реакции гидролиза.

 

Кислота - молекула или ион, способная отдавать протон. Каждой кислоте соответствует сопряженное с нею основание. Сила кислот характеризуется константой кислоты К_к.

H₂CO₃ + H₂O H₃O⁺ + HCO₃^- K_к = 4´10^-7.

NH₄⁺ + 2H₂O NH₃´H₂O + H₃O⁺ K_к = 6´10^-10.

[Al(H₂O)₆]³⁺ + H₂O[Al(H₂O)₅OH]²⁺ + H₃O⁺ K_к = 9´10^-6.

 

Основание- молекула или ион, способная принимать протон. Каждому основанию соответствует сопряженная с ним кислота. Сила оснований характеризуется константой основания К_о.

NH₃´H₂O (H₂O)NH₄⁺ + OH^- К_о = 1,8´10^-5.

C₅H₅N + H₂OC₅H₅NH⁺ + OH^- К_о = 1,8´10^-5.

Амфолиты - протолиты, способные к отдаче и к присоединению протона.

HCO₃^- + H₂O H₃O⁺ + CO₃^2- HCO₃^- - кислота

HCO₃^- + H₂O H₂CO₃ + OH^- HCO₃^- - основание

Для воды имеем: H₂O+ H₂OH₃O⁺ + OH^-

К(Н₂О) = [H₃O⁺][OH^-] = 10^-14 и pH = -lg[H₃O⁺].

 

Константы K_к и К_о для сопряженных кислот и оснований связаны между собой.

HA + H₂O H₃O⁺ + A^- K_к =

A^- + H₂O HA + OH^- К_о =

Отсюда K_к´К_о = ´= [H₃O⁺]´[OH^-] = К(Н₂О)