Концепции Бренстеда и Льюиса

Чаще всего используются следующие два подхода к определению веществ как кислот или оснований. Соответствующие протонная (Бренстед) и электронная (Льюис) теории кислот и оснований появились одновременно в 1923 году.

1. Определение Бренстеда: кислота является донором протона, основание – акцептором протона. Кислотами и основаниями могут быть как нейтральные молекулы так и ионы. Кислоты и основания Бренстеда связаны между собой протолитическим равновесием. Кислота АН образует сопряженное себе основание А^-, отдавая по равновесию протон основанию В^-, которое, присоединяя этот протон, дает сопряженную себе кислоту ВН:

 

                                                                   

Дугами в данном уравнении соединены (HB и B^-), (AH и A^-) - сопряженные пары кислот и оснований.

2. Определение Льюиса: кислота является акцептором электронной пары, основание – донор электронной пары.

Кислоты Бренстеда еще называют протонными кислотами, а кислоты Льюиса - апротонными.

Различия этих двух подходов заключается в том, что по Бренстеду главным является наличие диссоциируемого протона, а по Льюису - донорно-акцепторные свойства. Тем не менее, эти два подхода связанны между собой тем, что протон Н⁺, обеспечивающий Бренстедовскую кислотность, сам по себе является кислотой Льюиса, так как является сильным акцептором электронной пары.

Проявление кислотно-основных свойств сильно зависит от свойств среды. Так например спирты в щелочном растворе проявляют кислотные свойства:

ROH + OH^- à RO^- + H₂O (щелочной раствор)

а в среде уксусной кислоты - основные:

ROH + CH₃COOH à RO⁺H₂ + CH₃COO^- (уксуснокислый раствор)

Еще один пример - протолитическое взаимодействие соляной и уксусной кислоты:

HCl + CH₃COOH ß à CH₃COOH₂⁺ + Cl^-

В данном случае уксусная кислота выступает как основание по отношению к соляной. Приведенные примеры показывают, что не существует абсолютного деления веществ на кислоты и основания. Вещества, потенциально способные проявлять кислотные свойства, становятся кислотами только в присутствии оснований, и наоборот.

 

Кислоты Бренстеда:

Основания Бренстеда:

 

Кислоты Льюиса: Протон: Апротонные кислоты: Катионы металлов: Прочие молекулы и частицы:

Основания Льюиса: Анионы: Молекулы со свободными эл. парами:

Рис. 1. Кислоты и основания Бренстеда и Льюиса.

 

КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КИСЛОТНО-ОСНОВНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ.     

Одним из важнейших практических применений кислот и оснований в промышленной химии является использование их в качестве катализаторов. Механизм  кислотно-основного катализа заключается в активировании одного из реагентов за счет взаимодействия с кислотой или основанием, выбранными в качестве катализатора. Начальная стадия катализа всегда представляет собой кислотно-основное равновесие:

 (AH – протонная кислота)                 

 (Е – апротонная кислота)                              

Эффективность катализа определяется " силой" кислотно-основного взаимодействия.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: