Teoriat happoja ja emäksiä perustuu käsitykseen antama Antoine Lavoisier vuonna 1776, joka oli vähän tietoa vahvoja happoja, kuten typpi- ja rikkihapon. Lavoisier väitti, että aineen happamuus riippui siitä, kuinka paljon happea se sisälsi, koska hän ei tiennyt vetyhalogenidien ja muiden vahvojen happojen todellisia koostumuksia.
Tätä teoriaa pidettiin hapon todellisena määritelmänä useiden vuosikymmenien ajan, jopa kun tutkijat, kuten Berzelius ja von Liebig, tekivät muutoksia ja ehdottivat muita visioita, mutta vasta Arrhenius tuli näkemään selkeämmin, kuinka hapot ja emäkset toimivat.
Thomas Martin Lowry, yksi happo- ja emästeoreetikoista
Arrheniuksen seurauksena fyysikemmistit Brönsted ja Lowry kehittivät itsenäisesti oman teoriansa, kunnes Lewis tuli ehdottamaan parannettua ja tarkempaa versiota siitä.
Tätä teoriajoukkoa käytetään tähän päivään mennessä ja sanotaan olevan niitä, jotka auttoivat muodostamaan nykyaikaisen kemiallisen termodynamiikan.
Arrhenius-teoria
Arrhenius-teoria on happojen ja emästen ensimmäinen nykyaikainen määritelmä, ja sen ehdotti samanniminen fysikokemialainen vuonna 1884. Siinä todetaan, että aine tunnistetaan hapoksi, kun se muodostaa vetyioneja liuottamalla veteen.
Toisin sanoen happo lisää H + -ionien konsentraatiota vesiliuoksissa. Tämä voidaan osoittaa esimerkillä suolahapon (HCl) dissosioitumisesta vedessä:
HCl (aq) → H + (aq) + Cl - (aq)
Arrheniuksen mukaan emäkset ovat aineita, jotka vapauttavat hydroksidi-ioneja hajoaessaan veteen; että on, se lisää pitoisuus OH - ionien vesiliuoksissa. Esimerkki Arrhenius-emäksestä on natriumhydroksidin liukeneminen veteen:
NaOH (aq) → Na + (aq) + OH - (aq)
Teoria todetaan myös, että sinänsä ei ole H + ioneja, mutta että tämä nimistöä käytetään tarkoittavat tähdettä hydroniumioniin (H 3 O +), ja että tämä oli jäljempänä vetyionin.
Emäksisyyden ja happamuuden käsitteet selitettiin vain vastaavasti hydroksidin ja vetyionien pitoisuuksina, ja muun tyyppisiä happoja ja emäksiä (niiden heikot versiot) ei selitetty.
Brönstedin ja Lowryn teoria
Johannes Nicolaus Bronsted
Kaksi fysikaalis-kemiallista ainetta kehitti tämän teorian vuonna 1923, ensimmäisen Tanskassa ja toisen Englannissa. Heillä molemmilla oli sama visio: Arrheniuksen teoria oli rajallinen (koska se riippui täysin vesipitoisen liuoksen olemassaolosta) eikä määritellyt oikein mitä happo ja emäs olivat.
Tästä syystä kemikot työskentelivät vetyionin ympärillä ja väittivät: hapot ovat aineita, jotka vapauttavat tai luovuttavat protoneja, kun taas emäkset ovat niitä, jotka hyväksyvät nämä protonit.
He käyttivät esimerkkiä teoriansa osoittamiseen, joka sisälsi tasapainoreaktion. Hän väitti, että jokaisella hapolla oli konjugoitu emäs ja että jokaisella emäksellä oli myös konjugaattihappo, kuten tämä:
HA + B ↔ A - + HB +
Kuten esimerkiksi reaktiossa:
CH 3 COOH + H 2 O ↔ CH 3 COO - + H 3 O +
Edellisessä reaktiossa, etikkahappoa (CH 3 COOH) on happo, koska se luovuttaa protonin vettä (H 2 O), joka näin ollen sen konjugaattiemäs, asetaatin ioni (CH 3 COO -). Vuorostaan, vesi on emäs, koska se hyväksyy protonin etikkahaposta ja tulee sen konjugoidun Hapon hydroniumioniin (H 3 O +).
Tämä käänteinen reaktio on myös happo-emäsreaktio, kun konjugoidusta haposta tulee happoa ja konjugoidusta emäksestä tulee emästä protonien luovuttamisen ja hyväksymisen kautta samalla tavalla.
Tämän teorian etuna Arrheniukseen nähden on, että se ei vaadi happoa hajoamaan happojen ja emästen huomioon ottamiseksi.
Lewisin teoria
Fysikaalinen kemisti Gilbert Lewis aloitti uuden happojen ja emästen määritelmän tutkimuksen vuonna 1923, samana vuonna, kun Brönsted ja Lowry tarjosivat oman teoriansa näistä aineista.
Tällä ehdotuksella, joka julkaistiin vuonna 1938, oli se etu, että vedyn (tai protonin) tarve poistettiin määritelmästä.
Hän oli itse sanonut edeltäjiensä teorian suhteen, että "happojen määritelmän rajoittaminen vetyä sisältäviin aineisiin oli yhtä rajoittava kuin hapettimien rajoittaminen happea sisältäviin aineisiin".
Laajasti ottaen tämä teoria määrittelee emäkset aineiksi, jotka voivat luovuttaa elektroniparia, ja hapot, aineiksi, jotka voivat vastaanottaa tämän parin.
Tarkemmin sanottuna siinä todetaan, että Lewisin emäs on sellainen, jossa on paria elektronia, joka ei ole sitoutunut ytimeensä ja joka voidaan luovuttaa, ja että Lewis-happo on sellainen, joka voi hyväksyä vapaan elektroniparin. Lewis-happojen määritelmä on kuitenkin löysä ja riippuu muista ominaisuuksista.
Eräs esimerkki on reaktio trimethylborane (Me 3 B) -, joka toimii Lewis-happoa, koska sillä on kyky hyväksyä elektronipari - ja ammoniakkia (NH 3), joka voi luovuttaa sen vapaa elektronipari.
Me 3 B +: NH 3 → minulle 3 B: NH 3
Suuri etu Lewis-teoriassa on tapa, jolla se täydentää redox-reaktioiden mallia: teoria ehdottaa, että hapot reagoivat emästen kanssa elektroniparin jakamiseksi muuttamatta minkään niiden hapetuslukuja. atomia.
Toinen etu tämä teoria on, että se antaa meille mahdollisuuden selittää käyttäytymistä molekyylien, kuten booritrifluoridi (BF 3) ja silisiumtetrafluoridi (SiF 4), joka ei ole läsnä H + tai OH - ioneja, kuten edellytetään aiemmat teoriat.
Viitteet
- Britannica, E. d. (SF). Encyclopedia Britannica. Haettu osoitteesta britannica.com
- Brønsted - Lowry happo - emäs - teoria. (SF). Wikipedia. Haettu osoitteesta en.wikipedia.org
- Clark, J. (2002). Happojen ja emästen teoriat. Haettu osoitteesta chemguide.co.uk