Arrheniusova definicija kiselina i baza s kraja 19 st. kaze 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 ogranicena
samo na one spojeve koji posjeduju H i OH skupine. Bronsted i Lowry
su 1923 g. dali alternativnu definiciju koja prosiruje broj mogucih
baza. Oni kazu da su kiseline tvari koje daju proton, a baze tvari
koje ga primaju. To se najjednostavnije moze prikazati relacijom:
kiselina <--> H+ + baza npr. HCl <--> H+ + Cl- Iz ovog primjera
vidimo da je HCl kiselina, a ion Cl- baza. Buduci da je HCl jaka
kiselina, tj. lako otpusta proton, to znaci da je Cl- slaba baza
(slabo zadrzava proton uz sebe). Kod hidroksida kao sto su NaOH,
KOH,CaOH, itd. baza je OH- ion, a odgovarajuca kiselina je voda.
H2O <--> H+ + OH- Buduci je OH- jaka baza H2O je slaba kiselina.
Reakcija neutralizacije izmedju NaOH i HCl, svodi se na reakciju
kiseline i baze: H3O+ + OH- <--> 2H2O Dakle vidimo da ovako iznijeta
definicija prosiruje pojam baze, no pojam kiseline je i dalje ogranicen
na one tvari koje posjeduju proton. Slijedece prosirenje je dao
Lewis. Vezano uz Lewisovu teoriju u udzbeniku iz opce i anorganske
kemije (Filipovic, Lipanovic) stoji: "Do protolize, tj. prijelaza
protona s jedne molekulske vrste (kiseline), moze doci samo ako
postoji slobodni elektronski par kod druge molekulske vrste (baze),
na koji se moze vezati proton. To je analogno reakciji stvaranja
kompleksa, gdje se metalni ion moze vezati samo na slobodne elektronske
parove liganda. Zato je G. N. Lewis dao mnogo opcenitiju definiciju
kiseline i baze: baza je tvar koja posjeduje slobodni elektronski
par, a kiselina je tvar koja se zbog nedostatka elektrona moze vezati
na taj slobodan elektronski par. Dakle, ne mora uopce biti tvar
koja ima proton. S tog stajalista je bor-fluorid, BF3, kiselina
koja reagira s NH3 kao bazom, jer se na slobodan elektronski par
dusika moze vezati borov atom kojemu 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 SO2-. Po ovoj teoriji
riječi "kiselina" i "baza" ne opisuju što molekule jesu, nego što
eine. 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
|