Cesko.wiki Teorie kyselin a zásad
Author
Albert FloresIndikátorový papír pH Kyseliny (též acidy, z ) a zásady (též alkálie nebo báze, z ) jsou chemické látky, které se vyznačují specifickými acido-bazickými vlastnostmi.
Podle těchto vlastností lze poté určit, zda se jedná o kyselinu nebo o zásadu. K určení kyselosti (též acidity) nebo zásaditosti (též bazicity) látek existuje několik alternativních teorií, z nichž každá na definici těchto pojmů nahlíží z jiného úhlu pohledu. +more Nejčastěji se používají Arrheniova nebo Brønstedova-Lowryho např. v elektrochemii i obecnější Lewisova teorie např. při objasňování reakčních mechanismů, avšak existuje i několik dalších v praxi méně využívaných teorií.
Tradiční představa
První pokusy o vysvětlení kyselosti a zásaditosti pochází z počátku 19. +more století. Podle tehdejší představy jsou kyseliny látky chutnající v roztoku kysele, vytěsňující z tuhého CaCO3 plynný CO2, rozpouštějící některé kovy za vývoje vodíku, barvící lakmus červeně a poskytující se zásadami sůl a vodu. Naopak zásady chutnají v roztoku louhovitě, barví lakmus modře, zmýdelňují estery kyselin a s kyselinami poskytují sůl a vodu. Tato definice však nepostihla podstatu jevu a byla jen konstatováním běžných elementárních projevů kyselosti a zásaditosti látek.
Arrheniova teorie
První pokus o exaktní výklad podstaty acido-bazického chování látek učinil Arrhenius v roce 1887. Základem jeho výkladu je představa, že kyseliny a zásady jsou elektrolyty, tedy látky schopné v roztoku disociovat na ionty. +more Kyseliny HA tak disociují podle obecné rovnice.
: HA = H+ + A−,
kdy vzniká proton H+ a kyselinový zbytek A−. Zásady BOH naproti tomu disociují podle rovnice
: BOH = B+ + OH−,
kdy vzniká aniont OH− a zbytek zásady B+. Arrheniovy základní představy rozpracoval Wilhelm Ostwald. +more Vznikla tak ucelená teorie, která po několik desetiletí vyhovovala potřebám chemie a byla všeobecně využívána. Jejím hlavním nedostatkem však bylo, že nepostihovala význam úlohy rozpouštědla při acido-bazickém ději.
Brønstedova-Lowryho teorie
Roku 1923 vytvořili Johannes Nicolaus Brønsted a Martin Lowry nový myšlenkový přístup k chápání acido-bazických dějů. Základní myšlenku disociace na ionty doplnili představou solvatace vznikajících protonů molekulami protického rozpouštědla. +more Za kyseliny jsou podle této teorie považovány látky, které ve svých roztocích jeví měřitelnou snahu odštěpovat své protony H+. V protikladu k tomu jsou za zásady označovány látky, které ve svých roztocích jeví měřitelnou snahu protony H+ přijímat. V souladu s těmito definicemi, avšak v užším slova smyslu, tedy můžeme říci, že kyselinou je každá částice, která při určitém ději odštěpuje proton (je jeho donorem) a zásadou je jiná částice, která jej přijímá (je jeho akceptorem).
Solvoteorie
Ještě obecnější přístup k výkladu kyselosti a zásaditosti látek představuje tzv. solvoteorie kyselin a zásad vytvořená Guttmannem a Lindqvistem roku 1954. +more Tato teorie již popisuje acido-bazické děje jak v protických, tak i v aprotických rozpouštědlech. Vychází z představy, že každé rozpouštědlo je autoionizováno. Za solvokyseliny jsou označovány takové látky, které interagují s rozpouštědlem tak, že zvyšují koncentraci kationtů vytvářených autoionizací rozpouštědla. Naopak za solvozásady jsou označovány látky, které při styku s rozpouštědlem zvyšují koncentraci aniontů produkovaných autoionizací rozpouštědla.
Lewisova teorie
Ještě širší a obecnější definici pojmů kyseliny a zásady podal již roku 1923 Gilbert Newton Lewis. Jeho koncepce však byla přijata a rozvíjena teprve po roce 1938.
Za Lewisovu zásadu se označuje každá částice, která má alespoň jeden volný (nevazebný) elektronový pár schopný zprostředkovat vznik koordinačně kovalentní vazby s dalším atomem, iontem, či jiným atomárním uskupením. Ve funkci Lewisových zásad jsou schopny vystoupit prakticky všechny molekuly a ionty s nevazebnými elektronovými páry, tedy všechny částice nukleofilní.
Za Lewisovu kyselinu se pak označuje částice, která je schopná volný elektronový pár využít k tvorbě koordinačně kovalentní vazby, jíž se k zásadě připoutají. Lewisovými kyselinami jsou proto všechny elektrofilní částice.