Классификация кислот.
1. Нейтральные кислоты:Н2О, HCl, H2SO4, HClO4 и другие
2. Катионные кислоты: H3O+, , (CH3)3HN+
3.
Анионные кислоты:
Классификация оснований
1. Нейтральные основания: H2O, NH3, C2H5OH и другие
2. Анионные основания: Cl— , CH3COO— , OH—
3.
Катионные основания: продукты неполного
протонирования оснований, например,ион
гидразиниум H2N–
.
Классификация растворителей.
Все растворители, согласно теории, делятся на апротонные и протолитические. Апротонные не содержат протонов и не могут служить донoрами протонов. К апротонным растворителям относятся CCl4, CS2.
Протолитические растворители делятся на три группы:
1. Протогенные. Способны отдавать протоны. К ним относятся H2SO4, HNO3 и другие.
2. Протофильные. Способны принимать протоны. К ним относятся жидкий аммиак, амины и другие.
3. Амфипротонные. Способны принимать и отдавать протоны. К ним относятся H2O, C2H5OH и другие.
Количественная оценка силы кислот и оснований.
Для водных растворов кислот и оснований силу кислот (НА) и оснований (В) устанавливают относительно воды.
НА + Н2О ⇄ А– + Н3О+; В + Н2О ⇄ НВ+ + ОН–
О силе кислот и оснований судят по значениям констант диссоциации
Кд(кислоты) и Кд(основания).
Кд(кислоты)
=
;
Кд(основания)
=
;
Для водных растворов сильных кислот и оснований в выражения констант диссоциации входят не молярные концентрации, а соответствующие активности.
Чем больше значение Кд(кислоты), тем сильнее кислота. Чем больше Кд(основания), тем сильнее основание.
Обычно на практике приводят не величины Кд(кислоты), Кд(основания), а их логарифмы, взятые с обратным знаком, которые обозначаются рК(кислоты), рК(основания) соответственно: рК(кислоты) = –lgKд(кислоты), pK(основания) = – lg Kд(основания).
Чем больше рК(кислоты), тем слабее кислота; чем меньше рК(кислоты), тем сильнее кислота.
Чем больше рК(основания), тем слабее основание; чем меньше рК(основания), тем сильнее основание.
В настоящее время со всей определенностью можно утверждать, что одно и то же вещество в зависимости от растворителя, в котором оно растворено, может быть отнесено к классу сильных или слабых электролитов.
Многосторонние исследования показали, что некоторые вещества, которые ведут себя как кислоты в среде одного растворителя, в другом проявляют себя как основания.
Сила кислоты или основания зависит от сродства молекул растворенного вещества и растворителя к протону и от прочности связи водорода в их молекулах.
Для примера рассмотрим ионизацию уксусной кислоты в разных протолитических растворителях.
1. В протогенном растворителе ( в безводной серной кислоте) СН3СООН присоединяет протон растворителя, т.е. реагирует как основание:
СН3СООН
+ H2SO4
⇄
CH3COO
+
основание1 кислота 2 кислота1 основание 2
2. В амфипротонном растворителе (в воде) СН3СООН частично ионизирует, т.е. реагирует как слабая кислота:
СН3СООН + H2О ⇄ CH3COO– + Н3О+
кислота 1 основание 2 основание 1 кислота 2
3. Растворение СН3СООН в протофильном растворителе (в жидком аммиаке) приводит к полной ионизации уксусной кислоты, т.е. СН3СООН будет проявлять свойства сильной кислоты:
СН3СООН
+ NH3
⇄
CH3COO–
+
кислота 1 основание 2 основание 1 кислота 2
Таким образом, ионизация кислоты или основания представляет собой протолитическую реакцию с растворителем.
Поэтому, кислотная сила растворенного вещества значительно увеличивается в протофильном (сильноосновном) растворителе. Чем сильнее основные свойства растворителя, тем сильнее его влияние на слабые кислоты. Все кислоты становятся одинаково сильными в основных (протофильных) растворителях. Например, в среде жидкого аммиака слабая уксусная кислота становится столь же сильной, как азотная кислота в водном растворе.
Равным образом в протогенных (кислых) растворителях наблюдается сильное влияние растворителя на основания. Чем сильнее кислотные свойства растворителя, тем сильнее его влияние на слабые основания. Все основания становятся одинаково сильными в кислых (протогенных) растворителях. Даже уксусная кислота, характеризующаяся кислыми свойствами в водном растворе, проявляет основные свойства в среде безводной серной кислоты.