Определение понятий «кислота» и «основание».

 

В настоящее время в химии приняты два основных определения кислот и оснований, предложенные Льюи­сом и Бренстедом:

По Льюису: кислоты, (А) — соединения, способные при­соединять пару электронов, а основания (В) — соедине­ния, способные отдавать пару электронов:

А^δ+ + В^δ-: <=> А-В

По Бренстеду: кислоты (А—Н) — соединения, способ­ные отдавать протоны, а основания (В:) — соединения, способные присоединять протоны:

(А-Н) + В: <=>А: + B⁺-H

В соответствии с этим лъюисовские кислоты и основа­ния называются апротонными, а брестедовские — про­ тонными.

Кислоты и основания по Бренстеду

Кислотность по Бренстеду

Кислотность и основность является не абсолютными, а относительными свойствами соединений: кислотные свойства обнаруживаются лишь в присутствии оснований, основные свойства — только в присутствии кислот.

Реакцию между кислотой и основание в общем виде можно представить следующим образом:

А- Н +: В <=> а- + В⁺-Н

кислота основание сопряженное сопряженная

основание кислота

Из обратимости реакции следует, что каждая кислота (А—Н и В—Н), отдавая протон, превращается в основание (А^- и: В) и, наоборот, каждое основание (: В и А^-), присое­диняя протон превращается в кислоту и (В—Н, и А—Н соответственно). Кислота А—Н и сопряженное основание А^-, а также основание: В и сопряженная кислота В—Н, связанные процессами присоединения и отщепления про­тона, образуют кислотно-основные пары. Кислота и осно­вание в кислотно-основной паре взаимосвязаны: чем силь­нее (слабее) кислота, тем слабее (сильнее) сопряженое основание. Например, хлороводородная кислота НCl сильнее, чем циановодородная кислота HCN, и поэтому циа­нид-ион CN^- будет более сильным основанием, чем хло­рид-ион С1^-.

Кислоты Бренстеда. Кислотность обычно определяет­ся по отношению к воде как к основанию. Количественно она оценивается константой равновесия (К) реакции, зак­лючающейся в переносе протона от кислоты к основанию (протолитическая реакция):

 

CH₃COOH + H₂O <=> CH₃COO^- + H₃O⁺

Уксусная Основание ацетат-ион ион гидроксония

кислота (избыток) сопряженное (сопряженная
основание кислота)

 

Константа равновесия этой реакции равна:

Концентрация воды постоянна, и произведение К-[ Н₂О] называют константой кислотности и обозначают К_а Та­ким образом, константа кислотности К_а определяется по следующему уравнению:

 

Чем больше величина К_а, тем сильнее кислота. Для уксусной кислоты К_а равна 1,75·10^-5. Такие малые вели­чины неудобны в практической работе, поэтому исполь­зуют отрицательный логарифм —lg К_а= рК_а (например, для уксусной кислоты рК_я = 4,75). Очевидно, что чем мень­ше величина рК_а, тем сильнее кислота.

В зависимости от природы элемента, с которым связан протон, т.е. в зависимости от строения кислотного цент­ра, бренстедовские кислоты делятся на четыре основные типа:

О-Н - кислоты: карбоновые кислоты, фенолы, спирты;

S-H - кислоты: тиолы;

N-H - кислоты: амиды, амины, имиды;

С-Н - кислоты: углеводороды и их производные.

Таблица 7