ทฤษฎีของกรดและเบสทฤษฎีของลูอิสBrönsted-Lowry และ Arrhenius

ทฤษฎีของกรดและเบส พวกเขาเริ่มต้นจากแนวคิดที่กำหนดโดย Antoine Lavoisier ในปี 1776 ซึ่งมีความรู้ จำกัด เกี่ยวกับกรดแก่ในหมู่พวกเขาไนตริกและซัลฟูริก Lavoisier อ้างว่าความเป็นกรดของสารขึ้นอยู่กับปริมาณออกซิเจนที่มีอยู่เนื่องจากไม่ทราบว่าองค์ประกอบที่แท้จริงของไฮโดรเจนเฮไลด์และกรดแก่อื่น ๆ.

ทฤษฎีนี้เป็นนิยามที่แท้จริงของกรดมานานหลายทศวรรษแม้ว่านักวิทยาศาสตร์อย่าง Berzelius และ von Liebig ได้ทำการดัดแปลงและเสนอวิสัยทัศน์อื่น ๆ แต่จนกระทั่ง Arrhenius มาถึงก็ไม่ได้เริ่มเห็นชัดเจนว่ากรดและเบสทำงานอย่างไร.

ตาม Arrhenius นักฟิสิกส์Brönstedและ Lowry พัฒนาทฤษฎีของตนเองอย่างอิสระจนกระทั่ง Lewis มาเสนอรุ่นที่ปรับปรุงและถูกต้องมากขึ้น.

ทฤษฎีชุดนี้ใช้มาจนถึงทุกวันนี้และได้รับการกล่าวขานว่าเป็นทฤษฎีที่ช่วยสร้างเทอร์โมไดนามิกส์ทางเคมีที่ทันสมัย.

ดัชนี

• 1 ทฤษฎี Arrhenius
• 2 Theory of Brönsted and Lowry
• 3 ทฤษฎีของลูอิส
• 4 อ้างอิง

ทฤษฎี Arrhenius

ทฤษฎี Arrhenius เป็นคำจำกัดความที่ทันสมัยครั้งแรกของกรดและเบสและถูกเสนอโดยเคมีกายภาพที่มีชื่อเดียวกันในปี 1884 มันระบุว่าสารนั้นถูกระบุว่าเป็นกรดเมื่อมันก่อตัวเป็นไอออนของไฮโดรเจนเมื่อละลายในน้ำ.

นั่นคือกรดจะเพิ่มความเข้มข้นของไอออน H⁺ ในการแก้ปัญหาน้ำ สิ่งนี้สามารถแสดงให้เห็นได้ด้วยตัวอย่างของการแยกตัวของกรดไฮโดรคลอริก (HCl) ในน้ำ:

HCl (ac) → H⁺(ac) + Cl^-(Aq)

จากข้อมูลของ Arrhenius ฐานเป็นสารที่ปล่อยไอออนไฮดรอกไซด์เมื่อแยกตัวในน้ำ นั่นคือมันเพิ่มความเข้มข้นของไอออน OH^- ในการแก้ปัญหาน้ำ ตัวอย่างของฐาน Arrhenius คือการละลายของโซเดียมไฮดรอกไซด์ในน้ำ:

NaOH (ac) →นา⁺(ac) + OH^-(Aq)

ทฤษฎียังระบุด้วยว่าเช่นนี้ไม่มีไอออน H⁺, แต่ระบบการตั้งชื่อนี้ใช้เพื่อแสดงถึงไฮโดรเนียมไอออน (H)₃O⁺) และนี่เรียกว่าไฮโดรเจนไอออน.

แนวคิดของความเป็นด่างและความเป็นกรดนั้นอธิบายได้เพียงความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์และไฮโดรเจนไอออนตามลำดับและกรดและเบสชนิดอื่น ๆ (เวอร์ชันที่อ่อนแอ) ไม่ได้อธิบาย.

ทฤษฎีของBrönstedและ Lowry

ทฤษฎีนี้ได้รับการพัฒนาอย่างอิสระโดยนักเคมีกายภาพสองคนในปี 1923 เป็นคนแรกในเดนมาร์กและเป็นคนที่สองในอังกฤษ ทั้งคู่มีวิสัยทัศน์เดียวกัน: ทฤษฎี Arrhenius นั้นมี จำกัด (เพราะมันขึ้นอยู่กับการมีอยู่ของสารละลาย) และไม่ได้นิยามอย่างถูกต้องว่าอะไรคือกรดและเบส.

ดังนั้นนักเคมีจึงทำงานเกี่ยวกับไฮโดรเจนไอออนและทำการอ้างสิทธิ์: กรดเป็นสารที่ปลดปล่อยหรือบริจาคโปรตอนในขณะที่ฐานคือสารที่ยอมรับโปรตอนเหล่านั้น.

พวกเขาใช้ตัวอย่างเพื่อสาธิตทฤษฎีของพวกเขาซึ่งเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาในสมดุล เขาอ้างว่าแต่ละกรดมีเบสคอนจูเกตและแต่ละเบสก็มีกรดคอนจูเกตเช่นนี้

HA + B ↔ A^- + HB⁺

ตัวอย่างเช่นในปฏิกิริยา:

CH₃COOH + H₂O ↔ CH₃ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการ^- + H₃O⁺

ในกรดอะซิติกปฏิกิริยาก่อนหน้า (CH₃COOH) เป็นกรดเพราะให้โปรตอนลงสู่น้ำ (H₂O) ดังนั้นจึงกลายเป็นฐานคอนจูเกตไอออนอะซิเตท (CH)₃ประธานเจ้าหน้าที่ฝ่ายปฏิบัติการ^-) ในทางกลับกันน้ำเป็นฐานเพราะมันรับโปรตอนของกรดอะซิติกและกลายเป็นกรดคอนจูเกตซึ่งเป็นไฮโดรเนียมไอออน (H)₃O⁺).

ปฏิกิริยานี้ในสิ่งที่ตรงกันข้ามยังเป็นปฏิกิริยากรดเบสเนื่องจากกรดคอนจูเกตถูกแปลงเป็นกรดและเบสคอนจูเกตจะถูกแปลงเป็นฐานผ่านการบริจาคและการรับโปรตอนในลักษณะเดียวกัน.

ข้อได้เปรียบของทฤษฎีนี้เกี่ยวกับ Arrhenius ก็คือมันไม่จำเป็นต้องแยกกรดออกจากกันเพื่ออธิบายกรดและเบส.

ทฤษฎีของลูอิส

กิลเบิร์ตเลวิสเคมีฟิสิกส์เคมีเริ่มศึกษาคำนิยามใหม่ของกรดและเบสในปี 1923 ซึ่งเป็นปีเดียวกับที่Brönstedและ Lowry ได้เสนอทฤษฎีของตัวเองเกี่ยวกับสารเหล่านี้.

ข้อเสนอนี้ซึ่งตีพิมพ์ในปี 2481 มีข้อได้เปรียบที่ความต้องการไฮโดรเจน (หรือโปรตอน) ของคำจำกัดความถูกลบออก.

ตัวเขาเองได้กล่าวในความสัมพันธ์กับทฤษฎีของรุ่นก่อนของเขาว่า "การจำกัดความหมายของกรดกับสารที่มีไฮโดรเจนนั้น จำกัด อยู่ที่การ จำกัด การเป็นสารออกซิไดซ์สำหรับผู้ที่มีออกซิเจน".

ทฤษฎีนี้นิยามวงกว้างว่าเป็นสารที่สามารถบริจาคอิเล็กตรอนหนึ่งคู่และกรดเป็นสารที่สามารถรับคู่นี้ได้.

เขากล่าวว่าฐานของลูอิสเป็นหนึ่งในนั้นที่มีอิเลกตรอนคู่หนึ่งซึ่งไม่ได้ยึดติดกับนิวเคลียสของมันและสามารถบริจาคได้และกรดของลูอิสก็เป็นหนึ่งที่สามารถรับอิเล็กตรอนอิสระได้หนึ่งคู่ อย่างไรก็ตามคำจำกัดความของกรดลูอิสนั้นหลวมและขึ้นอยู่กับลักษณะอื่น ๆ.

ตัวอย่างคือปฏิกิริยาระหว่าง trimethylborane (ฉัน₃B) - ซึ่งทำหน้าที่เป็นกรด Lewis เพราะมีความสามารถในการรับอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ - และแอมโมเนีย (NH)₃) ซึ่งสามารถบริจาคให้คู่ที่ไม่มีอิเล็กตรอน.

ผม₃B +: NH₃ →ฉัน₃B: NH₃

ข้อได้เปรียบที่ยิ่งใหญ่ของทฤษฎีของลูอิสคือวิธีการที่เติมเต็มรูปแบบปฏิกิริยารีดอกซ์: ทฤษฎีแสดงให้เห็นว่ากรดทำปฏิกิริยากับฐานเพื่อแบ่งปันอิเลคตรอนคู่หนึ่งโดยไม่ต้องเปลี่ยนเลขออกซิเดชันของใด ๆ อะตอม.

ข้อดีอีกอย่างของทฤษฎีนี้คือช่วยให้อธิบายพฤติกรรมของโมเลกุลเช่นโบรอนไตรฟลูออไรด์ (BF)₃) และ silicon tetrafluoride (SiF)₄) ซึ่งไม่มีไอออน H⁺ หรือ OH^-, ตามที่ทฤษฎีก่อนหน้ากำหนดไว้.

การอ้างอิง

1. Britannica, E. d. ( N.d. ) สารานุกรมบริแทนนิกา สืบค้นจาก britannica.com
2. ทฤษฎีพื้นฐานกรดBrønsted-Lowry ( N.d. ) วิกิพีเดีย สืบค้นจาก en.wikipedia.org
3. คลาร์ก, J. (2002) ทฤษฎีของกรดและเบส สืบค้นจาก chemguide.co.uk