Bronsted Lowryho teória kyselín a zásad

Brønsted-Lowryho teória kyseliny a bázy (alebo Bronsted Lowryho teória) sa identifikuje silné a slabé kyseliny a základne založené na tom, či daný druh prijíma alebo daruje protóny alebo H⁺. Podľa teórie, kyselina a báza reagujú spolu navzájom, čo spôsobuje, že kyselina tvorí konjugovaná báza a základňu na jej vytvorenie konjugovaná kyselina výmenou protónu. Teóriu navrhli v roku 1923 Johannes Nicolaus Brønsted a Thomas Martin Lowry.

Teória bázy kyseliny Brönstedovej-Lowryho je v podstate všeobecnou formou Arrheniova teória kyselín a zásad. Podľa Arrheniovej teórie je kyselina Arrhéniová kyselina, ktorá môže zvyšovať ión vodíka (H⁺) koncentrácia vo vodnom roztoku, zatiaľ čo arrhéniová zásada je druh, ktorý môže zvýšiť hydroxidový ión (OH^-) koncentrácia vo vode. Arrheniova teória je obmedzená, pretože identifikuje iba acidobázické reakcie vo vode. Bronstedova-Lowryho teória je komplexnejšia definícia, ktorá je schopná opísať správanie kyseliny a zásady v širšom rozsahu podmienok. Bez ohľadu na rozpúšťadlo dochádza k Bronsted-Lowryovej kyselino-bázickej reakcii vždy, keď sa z jedného reaktantu do druhého prenesie protón.

Kľúčové témy: Teória bázy kyseliny Brønsted-Lowry

• Kyselina Bronsted-Lowry je chemický druh schopný darovať protónový alebo vodíkový katión.
• Bronstedova-Lowryho báza je chemický druh schopný prijať protón. Inými slovami, je to druh, ktorý má osamelý elektrónový pár k dispozícii na naviazanie na H⁺.
• Potom, čo kyselina Bronsted-Lowry daruje protón, vytvorí svoju konjugovanú bázu. Konjugovaná kyselina Bronstedovej-Lowryovej bázy sa tvorí, keď prijme protón. Konjugovaný pár kyselina-báza má rovnaký molekulový vzorec ako pôvodný pár kyselina-báza, okrem toho, že kyselina má ešte jeden atóm H⁺ v porovnaní s konjugovanou bázou.
• Silné kyseliny a zásady sú definované ako zlúčeniny, ktoré úplne ionizujú vo vode alebo vo vodnom roztoku. Slabé kyseliny a zásady sa len čiastočne disociujú.
• Podľa tejto teórie je voda amfotérna a môže pôsobiť ako báza Bronsted-Lowryho a Bronsted-Lowryho báza.

Na rozdiel od kyseliny a bázy arrhénia sa páry Bronsted-Lowry-kyselina-báza môžu vytvárať bez a reakcie vo vodnom roztoku. Napríklad amoniak a chlorovodík môžu reagovať za vzniku pevného chloridu amónneho podľa nasledujúcej reakcie:

NH₃(g) + HCI (g) → NH₄Cl (s)

V tejto reakcii je kyselina Bronsted-Lowry HCl, pretože daruje vodík (protón) NH₃, základňa Bronsted-Lowry. Pretože reakcia sa nevyskytuje vo vode a pretože ani jeden reaktant nevytvoril H⁺ alebo OH^-, podľa Arrheniovej definície nejde o acidobázickú reakciu.

Pre reakciu medzi kyselinou chlorovodíkovou a vodou je ľahké identifikovať páry konjugovaných kyselín a zásad:

HCI (vod.) + H₂O (l) → H₃O⁺ + Cl^-(Aq)

Kyselina chlorovodíková je Kyselina Bronsted-Lowry, zatiaľ čo voda je základňou Bronsted-Lowry. Konjugovanou bázou pre kyselinu chlorovodíkovú je chloridový ión, zatiaľ čo kyselina konjugovaná pre vodu je hydróniový ión.

Ak sa požaduje, aby sa zistilo, či chemická reakcia zahŕňa silné kyseliny alebo zásady alebo slabé, pomáha sa pozrieť na šípku medzi reaktantmi a produktmi. Silná kyselina alebo báza sa úplne disociuje na svoje ióny, takže po dokončení reakcie nezostanú žiadne nedisociované ióny. Šípka zvyčajne ukazuje zľava doprava.

Na druhej strane slabé kyseliny a bázy sa nedisociujú úplne, takže reakčná šípka ukazuje na ľavú aj pravú. To naznačuje, že je vytvorená dynamická rovnováha, v ktorej slabá kyselina alebo báza a jej disociovaná forma zostávajú v roztoku.

Príklad, ak disociácia slabej kyseliny octovej za vzniku hydróniových iónov a acetátových iónov vo vode:

CH₃COOH (vod.) + H₂O (l) = H₃O⁺(aq) + CH₃COO^-(Aq)

V praxi by ste mohli byť požiadaní, aby ste napísali reakciu skôr, ako vám ju dali. Je dobré pamätať na krátke zoznam silných kyselín a silné základy. Ďalšími druhmi, ktoré sú schopné prenosu protónov, sú slabé kyseliny a zásady.

Niektoré zlúčeniny môžu v závislosti od situácie pôsobiť ako slabá kyselina alebo ako slabá zásada. Príkladom je hydrogénfosforečnan, HPO₄^2-, ktoré môžu pôsobiť ako kyselina alebo báza vo vode. Ak sú možné rôzne reakcie, na určenie spôsobu, akým bude reakcia prebiehať, sa použijú rovnovážné konštanty a pH.