Theori Protolytig asidau a Chanolfannau Bronsted-Lowry

Mae theori protolytig asidau a seiliau ar ddwy gwyddoniaeth ar yr un pryd: ffiseg a chemeg. Gyda'i help, disgrifir nodweddion a natur pob canolfan ac asid. Rhennir gwyddonwyr yn ddau ddosbarth o sylweddau sy'n rhyngweithio â'i gilydd.

Y broblem o theori

Mae theori protolytig asidau a seiliau yn helpu i ddatrys problem bwysig: rhagfynegi pa gynhyrchion sy'n cael eu ffurfio o ganlyniad i'w rhyngweithio a sut y bydd yr adwaith hwn yn mynd rhagddo. I wneud hyn, mae arbenigwyr yn cymhwyso nodweddion meintiol ac ansoddol asid a sylfaen.

Mae yna nifer o ddamcaniaethau sy'n dehongli'n wahanol beth yw asidau a seiliau. Mewn gwahanol ffyrdd, maent yn gwerthuso eu nodweddion eraill. Yn y dadansoddiad terfynol, mae'n dibynnu ar beth fydd canlyniad yr adwaith.

Systemau cemegol cysyniadol

Mae theori protolytig asidau a seiliau yn hynod o boblogaidd pan fydd angen i chi ddarganfod sut y maent yn rhyngweithio mewn natur. Fe'i defnyddir yn eang mewn ymarfer diwydiannol a'r maes gwyddonol. Mae gwybodaeth ddamcaniaethol o ganlyniadau rhyngweithio canolfannau ac asidau yn pennu ffurfio systemau cysyniadol cemeg, yn effeithio ar bob math o gysyniadau theori mewn bron pob disgyblaeth gemegol.

Esblygiad gwybodaeth am ryngweithio asidau a seiliau

Mae theori protolytig asidau a seiliau yn un o'r cemeg sylfaenol. Ffurfiwyd cysyniadau allweddol cyntaf gan wyddonwyr yn yr 17eg ganrif. Ar yr un pryd, newidiodd eu cynnwys ar ôl hynny sawl gwaith ac fe'i hadolygwyd.

Cemegydd Lloegr yr unfed ganrif ar bymtheg oedd Robert Boyle o'r farn mai'r asidau yw'r cyrff y mae gan yr atomau ymyriadau miniog, ac mae'r canolfannau yn eu pores. Felly, yn ei farn ef, mae'r adwaith niwtraliad cyfan yn cael ei ostwng i'r ffaith bod allbwn asid yn treiddio i mewn i bolion y canolfannau.

Cynigiwyd y theori o asidau a seiliau gyntaf gan y fferyllydd Ffrainc Nicola Lemeri. Yn 1675 cyhoeddodd y "Cwrs Cemeg", lle roedd yn manylu ar nodweddion cemegol a ffisegol sylweddau yn seiliedig ar eu siâp a'u strwythur. Dychmygodd Lemery fod gan asidau bysedd miniog, oherwydd pa anghysur sydd ar y croen yn ymddangos. Bedyddiodd y canolfannau gydag alcalïau, gan dybio bod eu strwythur yn beryglus. O ganlyniad, mae halwynau niwtral yn cael eu ffurfio.

Eisoes yn y XVIII ganrif, cysylltodd Antaun Lavoisier, un o naturwyr Ffrengig arall, nodweddion asidau i bresenoldeb atomau ocsigen yn eu cyfansoddiad. Dangosodd ei fethyllfa Humphry Davy a'i gymheiriaid Ffrangeg, Joseph Louis Gay-Lussac, a nododd nifer o asidau nad oeddent yn cynnwys ocsigen o gwbl. Yn eu plith roedd hydrogen halogenedig neu haenid hydrogen. Ar yr un pryd, canfuwyd nifer fawr o gyfansoddion sy'n cynnwys ocsigen nad oeddent yn meddu ar briodweddau asidau.

Cynrychioliadau cyfoes

Mae cysyniad y theori protolytig o asidau a chanolfannau wedi newid yn sylweddol yn y 19eg ganrif. Dechreuodd cemegwyr ystyried yr asidau yn unig y sylweddau hynny sy'n gallu rhyngweithio â metelau a rhyddhau hydrogen. Cyrhaeddodd y gwyddonydd Almaeneg Justus von Liebig y casgliadau o'r fath yn 1839. Ef sy'n cael ei ystyried yn un o sylfaenwyr agrocemeg a chemeg organig.

Yn gyfochrog ag ef, ffurfiodd y mwynogyddydd Jens Jacob Berzelius y syniad bod angen cyfeirio at ocsidau negyddol nad ydynt yn cael eu cyflenwi i asidau, tra bo ocsidau â thâl cadarnhaol yn ganolfannau. Mae hyn yn helpu i esbonio priodweddau sylfaenol asidau a seiliau. Dyna pam yr ystyrid asidedd a sylfaenoldeb yr Eidal fel eiddo swyddogaethol o gyfansoddion. Yr oedd ef am y tro cyntaf yn y byd yn ceisio rhagfynegi cryfder y sylweddau yr ydym yn eu hystyried.

Cafodd prif ddarpariaethau theori protolytig asidau a seiliau eu llunio ar ôl cyhoeddi gwaith cemegydd Sweden, Svante August Arrhenius. Yn 1887, crynhoes y theori o wahanu trydan. Wedi hynny, cafwyd cyfle go iawn i ddisgrifio priodweddau asidau a seiliau yn seiliedig ar gynhyrchion ionization electrolytau. A diolch i gyfraniad y fferyllfa Rwsia-Almaeneg Wilhelm Friedrich Ostwald, cafodd y theori ei ffurfio ar gyfer electrolytau gwan.

Yn yr ugeinfed ganrif, cyfiawnhaodd gwyddonwyr Americanaidd Cady, Franklin a Kraus theori solosystemau. Dechreuodd gael ei gymhwyso i ddarpariaethau Arrunius ac Ostwald, ac i'r holl doddyddion eraill a allai hunan-gysylltu.

Y dyddiau hyn, mae'r Dane Johannes Nicolaus Brønsted a'r American Gilbert Newton Lewis wedi llunio theori protolytig yn llawn lawn, a oedd hefyd yn delio â ffiseg niwclear a thermodynameg.

Theori Liebig

Yn ôl theori Liebig hydrogen, mae'r asid yn sylwedd sy'n gallu adweithio â metelau, o ganlyniad i ffurf hydrogen. Yn yr achos hwn, nid oedd y cysyniad o Liebig "sylfaen" wedi mynd i mewn o gwbl.

Mae hydrogen a halen yn cael eu ffurfio o ganlyniad i'r adwaith. Wrth ymateb gydag asidau cryf, mae'r adwaith yn cael ei amlygu gan fetelau. Heddiw, defnyddir y theori yn unig i ragfynegi rhyngweithio sylweddau sy'n cynnwys hydrogen â metelau mewn toddyddion.

Theori Arrhenius-Ostwald

Gan ddeall beth yw theori protolytig asidau a seiliau Arrhenius-Ostwald, nodwn fod yr holl sylweddau sy'n ffurfio cations hydrogen mewn datrysiad dyfrllyd yn cael eu hystyried fel asidau ynddynt. Yn yr achos hwn, dim ond sylweddau y mae cation metel neu amoniwm i'w cael mewn datrysiad dyfrllyd yn cael eu hystyried fel y canolfannau.

O ganlyniad i'r adwaith, ffurfir dŵr a halen. Gwelir dibyniaeth pan fydd asidau cryf yn rhyngweithio â chanolfannau cryf. Ar sail y ddamcaniaeth hon, roedd yn bosib cadarnhau'r rhaniad o electrolytau, a hefyd cyflwynwyd penderfyniad y mynegai hydrogen, a ymestynnwyd i gyfryngau alcalïaidd. Fe'i defnyddir hefyd yn hydrolysis halwynau a seiliau sy'n cynnwys halwynau. Fodd bynnag, yn llai aml. Y pwynt yw bod hyn yn gofyn am gyfrifiadau caled. Er bod y theori proton yn llawer symlach.

Theori Bronsted-Lowry

Theori protolithig asidau a chanolfannau Bronsted - ymddangosodd Lowry gyntaf yn 1923. Llwyddodd Bronsted a Lowry ei lunio'n annibynnol o'i gilydd. Mae gwyddonwyr wedi cyfuno cysyniadau asidau a seiliau i mewn i un cyfan.

Yn ôl eu syniadau, mae asidau yn moleciwlau neu ïonau sy'n cyflawni rôl rhoddwyr proton yn yr adwaith. Ar yr un pryd, dim ond y moleciwlau neu'r ïonau sy'n gallu atodi proton yw'r canolfannau. Yn y theori hon, mae asidau a seiliau wedi cael eu pennu yn y protolytes. Beth yw'r hanfod?

Mae theori protolytig asidau a seiliau mewn cemeg yn lleihau i drosglwyddo proton o'r asid i'r sylfaen. Ac ar yr adeg hon, mae'r asid, ar ôl colli'r proton, yn troi'n sylfaen. Ac y gall hi eisoes ychwanegu proton newydd iddi hi. Mae'r sylfaen ar hyn o bryd yn dod yn asid, gan ffurfio gronyn protonedig.

Felly, mewn unrhyw ryngweithio rhwng y sylweddau yr ydym yn eu hystyried, mae dau bâr o ganolfannau ac asidau yn gysylltiedig â hwy. Mae Bronsted yn eu galw gyda'i gilydd. Dyma'r prif ddarpariaethau sy'n ein galluogi i lunio theori protolytig o asidau a seiliau. Mae adweithiau protolytig yn yr achos hwn yn mynd ymlaen mewn dwy ffordd, oherwydd gall unrhyw sylwedd, yn dibynnu ar yr amodau, fod yn asid a sylfaen.

Yn ddiweddarach, datblygodd Bronsted theori catalysis asid-sylfaen, a gweithiodd Lowry ar weithgaredd optegol cyfansoddion organig.

Theori solvosystemau

Ymddengys bod theori solvo systemau wrth ddatblygu syniadau a gyflwynwyd gan Arrhenius ac Ostwald. Yn fwyaf aml, caiff ei ddefnyddio mewn adweithiau â thoddyddion proton. Cynigiodd tair Americanwr iddo - Cady, Franklin a Kraus.

Yn ôl y ddamcaniaeth hon, y sail yw'r toddydd ionig. Mae ganddo'r gallu i ymsefydlu i ïonau unigol yn absenoldeb toddydd. Yn yr achos hwn, y cation ac anion. Y cyntaf yw'r ïon lithiwm, a'r ail yw'r ïon lithiwm. Mae'r toddydd proton a ddefnyddir yn yr adwaith yn gallu trosglwyddo proton o unrhyw moleciwl hylif niwtral i un arall. O ganlyniad, ffurfir swm cyfartal o anionau a cations.

Cynnyrch yr adwaith hwn yw toddydd a halen.

Defnyddir y theori hon i ragweld yr adweithiau rhwng asidau a seiliau mewn unrhyw doddyddion. Mae hefyd yn bosibl rheoli'r prosesau hyn gyda thoddydd. Mae'r theori yn disgrifio'n fanwl nodweddion sylweddau nad ydynt yn cynnwys ocsigen a hydrogen.

Theori Lewis

Lluniwyd theori Lewis yn 1923. Roedd yn seiliedig ar y sylwadau electronig sydd ar gael bryd hynny mewn gwyddoniaeth. Gyda'u cymorth, roedd yn bosibl ehangu'r diffiniad o sylfaen ac asid ar y mwyaf.

Mewn cemeg, ceir cysyniad o "asid Lewis". Mae'n ïon neu foleciwl sydd â orbitals electronig am ddim, y gall parau electronig eu derbyn arno. Enghraifft fyw yw protonau - ïonau hydrogen, yn ogystal ag ïonau o fetelau penodol, rhai halenau a sylweddau.

Os nad oes hydrogen yn asid Lewis, fe'i gelwir yn afrootig.

Theori Usanovich

Cafodd y theori fwyaf o asidau a seiliau ym 1939 ei lunio gan y fferyllydd Sofietaidd, Mikhail Usanovich.

Mae'n seiliedig ar y syniad y bydd unrhyw ryngweithio rhwng yr asid a'r sylfaen yn arwain at adwaith halen. Felly, diffinnir asid fel gronyn sy'n clirio cations oddi wrth ei hun, gan gynnwys protonau, ac hefyd yn ychwanegu anionau ac, yn y lle cyntaf, electronau iddynt.

Ar yr un pryd, mae'r gronfa yn gronyn sydd â'r gallu i atodi proton neu unrhyw cation arall iddo'i hun. Ond gall hefyd roi electron neu anion i ffwrdd. Y gwahaniaeth sylfaenol o theori Lewis yw nad sail y diffiniadau o "sylfaen" ac "asid" yw strwythur eu cragen electronig, ond arwydd arwystl eu gronynnau.

Fodd bynnag, yn theori Usanovich mae diffygion. Y prif ohonynt - nifer fawr o gyffrediniadau a geiriad ffug o'r cysyniadau sylfaenol. Yn ogystal, nid yw'r theori hon yn caniatáu rhagfynegiadau meintiol o ganlyniadau rhyngweithio asidau a seiliau.