酸と塩基の歴史的定義

長い間、実用上非常に興味深い特別な特性を持つ物質が知られており、使用されてきました。これらは現在、酸と塩基として知られており、非常に一般的な化学試薬として定義されており、その大部分を開発することができます。水性媒体中の化合物。

幾つかある 酸と塩基が関与する反応、酸塩基と呼ばれ、それらを研究するためには、化学平衡の原理を溶液に適用する必要があります。このタイプの反応では、酸と塩基が存在するため、溶媒と呼ばれる非常に重要な役割を果たす物質があります。通常、それとプロトンを交換します。これにより、これらはプロトン交換反応とも呼ばれます。

酢やレモンなど、酸味が特徴的な食品は古くから知られていましたが、その独特の風味の理由は数世紀前になってからでした。 酸という言葉は、実際には古代ラテン語から来ており、まさにその用語「酸」から来ています。

酸とは何ですか？

これは、水への溶解プロセスを経ると、最も純粋な状態の同じ水よりも高いヒドロニウムカチオン活性を持つ溶液を生成する化合物と呼ばれます。この状況では、7未満のpHが示されます。

酸の性質を持つ化学物質は、酸性物質と呼ばれます。

酸の特徴

酸の最も重要な特性と特性には、次のものがあります。

• それらは、塩と水を形成するために、塩基と呼ばれる物質と反応する性質を持っています。
• それらはそれらの成分のために非常に腐食性です。
• それらは、湿気の多いまたは水性の環境で優れた電気伝導体として機能します。
• 彼らは持っています 独特の酸味または酸味この例としては、オレンジ、ライム、グレープフルーツ、レモンなどのクエン酸を含む食品があります。
• それらは、塩基性物質との反応と同じように、金属酸化物と反応して塩と水を形成することができます。
• 場合によっては、それらは有害であり、皮膚のやけどを引き起こすことさえあります。
• それは、活性金属との反応プロセスを通じて塩と水素を生成する能力を持っています。
• フェノールフタレインを作る性質があり、リトマス紙の色をオレンジから赤、青からピンクなどに変えることができます。

基地とは何ですか？

これはアルカリとしても知られており、その起源はアラビア語、まさに「アルカリー」という言葉に由来し、それらはすべてそれらと呼ばれています アルカリ性の物質、 ただし、水溶液にさらされたときに媒体にイオンを提示する任意の溶液として決定することもできます。

拠点の特徴

ボイルは、これらの物質はすべて次の特性を持つものであると判断しました。

• 触ると、それらは本質的に石鹸であることに注意することができます。
• 苦味が際立つのが特徴です。
• 彼らは持っています 酸と反応する能力、 塩とより多くの水を生成するために。
• 彼らはリトマス紙を赤から青に変えることができます。
• 特に水酸化物に関しては、水に溶けます。
• これらのいわゆる塩基性物質の大部分は、組織に損傷を与える特性を持っているため、人間の皮膚に有害です。

ボイルと他の偉大な化学者は、酸と塩基がそのように振る舞う理由を説明しようと何度か試みましたが、酸と塩基の最初の定義は200年後まで受け入れられませんでした。

酸塩基反応

中和反応としても知られ、酸と塩基の間で起こり、塩と水をもたらす化学反応と呼ばれます。 塩という言葉は、陽イオンが特定の塩基に由来するイオン特性を持つ化合物を表すことに注意してください。

ラス 中和反応、酸と塩基が常に存在する必要があり、それらはほとんどの場合発熱性です。つまり、プロセスでエネルギーを放出します。酸が塩基と結合すると、これらが互いに中和するため、この反応は中和と呼ばれます。 、プロパティをnullのままにします。

酸塩基反応の実践

中和反応を開始するには、塩酸溶液を入れた三角フラスコを用意し、フェノールフタレイン指示薬を数滴加えると、塩基性媒体中でピンク色になりますが、酸性媒体に含まれ、色を示さないため、無色です。

酸中和剤と塩基中和剤は同等に製造されます。つまり、「同等-同等」です。これは、同等の酸が、あらゆるタイプの同等の塩基によって常に完全に中和されることを意味します。

前のプロセスの後、水酸化ナトリウム溶液をビュレットに入れ、慎重にゆっくりと蛇口を開きます。少しずつ落ちると、塩酸と反応して水と塩化ナトリウムを形成します。 これはPHが上がる効果があります、および酸レベルが低下します。

すべての酸が使い果たされると、次の一滴の塩基が塩基性溶液に加えられ、インジケーターがピンク色に変わる効果があります。これは、酸が完全に中和されたことを認識するのに役立ちます。

一般に、グラム当量の質量は、物質の種類を考慮して決定されます。これは、物質が異なり、それぞれが独自の特性を持っているためです。たとえば、塩の計算は酸の計算と同じではありません。また、反応の種類によって物質の寸法が異なるため、実行中の反応の種類を考慮すると、計算を再利用することはできません。

酸のモル質量を、それから解離できる水素の数で割ったものは、特定の酸のXNUMXグラム当量の質量に等しくなります。

存在するすべての塩基の中で最も一般的なタイプの塩基は水酸化物であり、そのグラム当量は、そのモル質量を水酸化物中のOH基の数で割ることによって決定されます。

これらの反応の量は、次の式を使用して計算されます。これにより、塩基の特定の酸を中和できます。Nに* V= NNS * Va, 最初は酸の特性であり、残りは塩基の特性です。

酸の溶液の規定度を計算するには、次のように進める必要があります。規定度=モル濃度。

酸塩基反応の重要性

それらは、容量の定量分析のための技術としての能力の点で非常に重要であり、そのプロセスは酸塩基滴定として決定されます。

これらの反応を実行するには 通常、インジケーターソリューションが使用されます、中和点とそれがどのように発生するかを知るためのガイドとして機能しますが、特定のタスクを実行するための電気化学的プロセスもいくつかあります。

酸と塩基の特性、特にそれらが弱いか強いかに基づいて、次のように分類されるXNUMXつのタイプの反応を示すことができます。

弱酸と弱塩基の反応

これらでは、塩基の陽イオンと酸の陰イオンが加水分解されるため、酸が弱い場合はPHが> 7になり、塩基が弱い場合は<7になります。

強塩基と弱酸の反応

この場合、酸の陰イオンのみがどのように加水分解されるかを観察できるため、そのPHは<7のままです。

弱塩基と強酸の反応

このタイプの反応では、塩基カチオンがどのように加水分解されるかが観察されるだけなので、その中のPHは> 7のままです。

各タイプの反応に最適な指標を選択するには、等量点を正しく計算するために、最終的なPHがどのようになるかを知る必要があります。

酸塩基反応の歴史的定義

たくさんありました 酸と塩基の間のこの反応プロセスの定義、同じことの重要性は、それぞれが含む分析の能力に応じて示され、液体または気体の物質との中和反応に適用される場合、または酸と塩基の特性と特性が通常あまり明白でない場合にさらに示されます。

アントワーヌラヴォワジエの定義

ラヴォワジエが持っていた知識は、最初は強酸に限定されていました。なぜなら、それらは中心原子で高い酸化状態を持ち、次に酸素原子に囲まれている酸素酸に特異的だったからです。しかし、彼は酸性について完全な知識を持っていませんでした。酸、彼はそれらを酸素含有量として決定することによって酸を確立することに成功しました、これのために彼はこの酸形成剤に名前を付けるために古代ギリシャ語を使わなければなりませんでした。

この理論または定義は、信じられないほどの30年間で最も重要であるとランク付けされましたが、1810年に、基盤や基盤との矛盾を示す記事が公開され、Lavoisierの定義の信頼性が失われました。

ブレンステッド-ローリーの定義  

この定義は、1923年に独立して策定されました。この定義は、酸の脱プロトン化プロセスを通じて、塩基のプロトン化でその塩基に気付くことができます。これは、酸が塩基に水素カチオンを供与できる能力としてより深く理解するために定義できます。この手順を受け入れるために進む人。

これは、アレニウスの定義とは大きな違いがあります。これは、水と塩の形成ではなく、酸を生成して送達できるプロトンの移動によって達成される共役酸と塩基の形成で構成されているためです。ベースに。

この定義では、酸と塩基が知られているという点で劇的な変化が見られます。酸はプロトンを供与する能力を持つ化合物として知られているのに対し、塩基はプロトンを受け取ることができるすべての物質です。この結果として、酸塩基反応は、酸からの水素カチオンの除去であり、デフォルトではこれを塩基に付加することであると言うことができます。

このプロセスは、原子核からのプロトンの除去を参照したいのですが、酸の単純な解離では不十分であるため、このプロセスを達成するのは非常に簡単ではありませんが、むしろ除去を進める必要があります。カチオン水素。

ルイスの定義

この定義には、ブレンステッド-ローリー理論の基礎と、これが溶媒系に対して提案した概念が含まれています。この理論は、1923年に化学者ギルバートルイスによって仮定されました。

この定義におけるルイスは、電子対を供与する能力を有する「ルイス塩基」と名付けた塩基と、これが前記電子対のそれぞれの受容体である「ルイス酸」としての酸を提案している。 この定義は、酸と塩基がプロトンまたは何らかの結合物質で測定されることについて言及していないため、上記で提案および仮定されたものとは完全に異なります。

これは、彼の理論では、陰イオンは酸であり、陽イオンは非共有電子対を持つ塩基であると想定されていました。この定義を使用すると、酸塩基反応は電子対の直接供与が来ると理解できます。陰イオンから、それを陽イオンに送達し、配位結合を形成することに成功しました。 この組み合わせは、生命にとって最も重要な化合物である水を形成することとして知られています。

Liebigの定義

これは、ラヴォワジエより数十年後の1828年に提案されたもので、この理論は、有機酸の化学組成に関する彼の広範な研究に基づいていました。 この定義の前に、酸素に基づく酸と水素に基づく酸に何よりも焦点を合わせたデイビーによって始められた教義上の区別がありました。

Liebigによれば、酸はそれ自体に水素を含み、金属に置き換えたり、金属に変えたりすることさえできる物質として定義することができます。 この理論は、主に経験的方法に基づいているにもかかわらず、5年間有効でした。

アレニウスの定義

スウェーデンの化学者SvanteArrheniusは、酸と塩基の間で発生した反応に与えられた用語と定義を現代化しようとし、次にこの用語を単純化しようとしました。

1884年に彼はフリードリッヒウィルヘルムと共同作業を行い、水溶液中のイオンの存在を確立することに成功しました。特定の作業の重要性から、アレニウスはその年にノーベル化学賞を受賞する絶好の機会を与えられました。 1903年。

酸塩基水溶液の伝統的な定義は、ヒドロキシルイオンと水素イオンからの水として知られる成分の特異な形成、または水溶液中の酸と塩基の解離からのこれらの形成として説明することができます。

ピアソンの定義（ハード-ソフト）

この定義は1963年にラルフピアソンによって仮定されましたが、1984年にロバートパーの研究の支援を受けてより強力に開発されました。その名前は酸塩基ハードソフトの反応です。これらの形容詞は次のように使用されます。ソフトは参照に使用されます。低いスパイスに  酸化状態であり、それらは強く分極されています。ハードは最小の種を指すために使用され、それらはより高い酸化状態を持っていることを特徴としています。

この定義は、有機化学と無機化学のプロセスに非常に役立ち、その主な慣行は、酸と塩基が互いに相互作用できることを示しています。最も一般的なのは、たとえばソフトなど、同じ特性を持つ化合物の反応です。 -ソフト、またはハード-ハード。

この理論はABDB定義としても知られており、メタセシス反応の生成物を予測するのに非常に役立ちます。 今日、この反応が爆発物の感度と性能を実証できることが証明されています。

この理論は、定量的な特性よりも定性的な特性に基づいており、化学と反応の主要な要因をより簡単に理解するのに役立ちます。

ウサノビッチの定義

ロシアの化学者であるミハイル・ウサノビッチも、酸塩基反応が何を意味するのかを定義しました。これはすべての中で最も一般化されたものであり、酸は可能なすべての化学物質であると判断されています。ネガティブな種を受け入れるか、それが失敗した場合、ポジティブな種を提供します。塩基の概念は、酸の概念とは反対に、ウサノビッチによって与えられます。

このロシアの化学者によって提案された酸と塩基の反応は、酸化還元反応を伴う「レドックス反応」として知られる別の化学反応と一致するため、化学者には好まれません。

提案された反応のほとんどは結合の形成と切断に基づいていますが、レドックスとウサノビッチは物理的な電子転送プロセスとして設定されているため、これらXNUMXつの区別は完全に拡散します。

Lux-Floodの定義

この定義は、溶融塩の現代の地球化学および電気化学で一般的に使用されます。その仮定は、1939年にヘルマンラックスとして知られるドイツの化学者によって行われ、1947年に化学者ハーコンフラッドによって大幅な改善を達成するために再び開発されました。この理由は知られています。同じのXNUMXつの姓によるこの反応に。

この中で、酸と塩基の非常に独特な概念を見ることができます。塩基は酸化物アニオンのドナーであり、酸は前記アニオンのレシピエントです。

溶媒系の定義

この問題に関連して知ることは非常に重要です。何年にもわたって理論を実行してきた化学者の何人かが、上記のアレニウス定義の一般化に基づく溶媒システムについてコメントすることがあるからです。

これらの溶媒のほとんどには、ソルボニウムカチオンと呼ばれる一定量の正の化学種がありますが、それができない場合は、溶媒の中性分子と平衡状態にあるソルボニウムアニオンなどの負の化学種もあります。

この定義では、塩基はソルボニウムカチオンの濃度の増加を引き起こす溶質として説明できますが、酸はソルボニウムアニオンの減少を引き起こすものです。

この定義は、化合物と溶媒の両方に依存するため、選択した溶媒によっては、化合物が独自の動作を変更できる場合があります。

世界のさまざまな地域のさまざまな化学者が、それぞれが同じトピックについてさまざまな定義を話し、提案したことは非常に興味深いことです。これは、化学の研究と歴史にとって非常に重要です。これらの用語は、酸と塩基およびそれらの中和反応について考慮されたすべての側面をさらによく知ることができました。