Kako se postojanje metalnih hidroksida (tj. baza) objašnjava po Bronstedovoj i Lewisovoj teoriji koje kažu da su baze tvari koje mogu primiti proton, to jest - prema Lewisu - donirati elektronski par? Od kuda se onda pojavljuju OH- ioni u vodenim otopinama tih hidroksida? Ili se uopće ne pojavljuju? NaOH, KOH, CaOH itd. samostalno, u čvrstome stanju de factio postoje. Gdje su onda Bronstedu i Lewisu pobjegli OH- ioni u kristalima tih hidroksida, pošto im oni (OH- ioni) nisu potrebni za definiranje kiselina i baza?

Ime i prezime: Marin Ježić palm2f@hotmail.com

 

Arrheniusova definicija kiselina i baza s kraja 19 st. kaže da su kiseline tvari koje disocijacijom u vodenoj otopini daju hidronijeve ione (H3O+), a baze su tvari koje disocijacijom u vodenim otopinama daju hidroksidne ione (OH-). Takva definicija k. i b. je ograničena samo na one spojeve koji posjeduju H i OH skupine. Bronsted i Lowry su 1923 g. dali alternativnu definiciju koja proširuje broj mogućih baza. Oni kažu da su kiseline tvari koje daju proton, a baze tvari koje ga primaju. To se najjednostavnije može prikazati relacijom: kiselina <--> H+ + baza npr. HCl <--> H+ + Cl- Iz ovog primjera vidimo da je HCl kiselina, a ion Cl- baza. Budući da je HCl jaka kiselina, tj. lako otpušta proton, to znači da je Cl- slaba baza (slabo zadržava proton uz sebe). Kod hidroksida kao što su NaOH, KOH,CaOH, itd. baza je OH- ion, a odgovarajuća kiselina je voda. H2O <--> H+ + OH-. Budući je OH- jaka baza H2O je slaba kiselina. Reakcija neutralizacije između NaOH i HCl svodi se na reakciju kiseline i baze: H3O+ + OH- <--> 2 H2O. Dakle vidimo da ovako iznijeta definicija proširuje pojam baze, no pojam kiseline je i dalje ograničen na one tvari koje posjeduju proton. Sljedeće proširenje je dao Lewis. Vezano uz Lewisovu teoriju u udžbeniku iz opće i anorganske kemije (Filipović, Lipanović) stoji: Do protolize, tj. prijelaza protona s jedne molekulske vrste (kiseline), može doći samo ako postoji slobodni elektronski par kod druge molekulske vrste (baze), na koji se može vezati proton. To je analogno reakciji stvaranja kompleksa, gdje se metalni ion može vezati samo na slobodne elektronske parove liganda. Zato je G. N. Lewis dao mnogo općenitiju definiciju kiseline i baze: baza je tvar koja posjeduje slobodni elektronski par, a kiselina je tvar koja se zbog nedostatka elektrona može vezati na taj slobodan elektronski par. Dakle, ne mora uopće biti tvar koja ima proton. S tog stajališta je borov fluorid, BF3, kiselina koja reagira s NH3 kao bazom, jer se na slobodan elektronski par dušika može vezati borov atom kojem manjka elektronski par: F3B (kiselina) + :NH3 (baza) -> F3B-NH3 (sol).



Nadopuna:

Početkom 20. stoljeća, na prijedlog Arrheniusa, kao kiselina je definirana svaka supstanca koja u vodenoj otopini disocira i otpušta H+ ione, a kao baza je definirana svaka supstanca koja daje OH- ione. To je odgovaralo na primjer kod KOH, ali gdje je OH kod amonijaka NH3? Otapanjem amonijaka u vodi raste koncentracija OH- iona, ali samo zato jer NH3 veže na sebe proton iz molekule vode. NH3 + H2O -> NH4+ + OH-. Moglo bi se govoriti o amonijevom hidroksidu NH4OH, ali nema dokaza da takav spoj uopće postoji. Bolja definicija kiselina i baza u vodenim otopinama je slijedeća: kiselina je ona tvar koja u vodenoj otopini povećava koncentraciju vodikovih iona, a baza je ona tvar koja u vodenoj otopini smanjuje koncentraciju vodikovih iona, a povećava kocentraciju hidroksilnih iona, jer su te koncentracije povezane preko konstante ravnoteže za disocijaciju vode i kad jedna raste, druga se mora smanjiti. Po ovoj definiciji i NaOH i NH3 su baze, jer povećavaju koncentraciju OH- iona. U slučaju NaOH ovi ioni dolaze iz kristalne rešetke krutine, a u slučaju NH3 ovi ioni dolaze iz disocirane molekule vode, čiji proton se spojio sa NH3 tvoreći NH4+. Konačni efekt je isti. Bronsted - Lowry teorija ide korak dalje i oslobađa nas ovisnosti o vodi kao otapalu, a uspješna je i u objašnjavanju razlike između slabih i jakih kiselina. Po njihovoj definiciji, kiselina je svaka supstanca, koja u otopini otpušta proton, a baza je svaka tvar, koja veže proton i uklanja ga iz otopine. Tako je na primjer HCl kiselina, jer može otpustiti proton, a Cl- je B - L (Bronsted - Lowry) baza, jer može vezati proton. HCl i Cl- se nazivaju konjugirani kiselo - bazni par. U disocijaciji sulfatne kiseline:

H2SO4 -> H+ + HSO4- i HSO4- -> H+ + SO4-,

bisulfatni ion HSO4- je konjugirana baza B - L kiseline H2SO4, a istovremeno je konjugirana kiselina B - L baze SO4-. Po ovoj teoriji riječi kiselina i baza ne opisuju što molekule jesu, nego što čine. U svakom konjugiranom paru, ukoliko je kiselina jaka (ima veliku tendenciju otpuštanja protona), baza će biti slaba (mala tendencija vezanja protona) i obrnuto.

Dickerson - Geis: Chemistry, Matter and the Universe

Odgovorio: Goran Stefanic   stefanic@rudjer.irb.hr

<-- Povratak

 
Postavite pitanje iz bilo kojeg područja kemije i
e-škola će osigurati da dobijete odgovor od kompetentnog znanstvenika.

copyright 1999-2000 e_škola_________kemija