Historyczne definicje kwasów i zasad

Od dawna znane i stosowane są substancje o szczególnych właściwościach, które mają duże znaczenie praktyczne, które obecnie znane są jako kwasy i zasady, które określa się jako bardzo powszechne odczynniki chemiczne, do których można opracować dużą część. związki chemiczne w środowisku wodnym.

Tam jest trochę reakcje z udziałem kwasów i zasad, zwane kwasowo-zasadowymi, które w celu ich zbadania, zasady równowagi chemicznej muszą być zastosowane do roztworów, w tego typu reakcjach występuje substancja, która odgrywa bardzo ważną rolę, zwana rozpuszczalnikiem, ponieważ kwasy i zasady. Zwykle wymieniają z nim protony, dzięki czemu można je nazwać reakcjami wymiany protonów.

Już w starożytności było wiadomo, że niektóre potrawy, takie jak ocet i cytryna, mają charakterystyczny kwaśny smak, chociaż dopiero kilka wieków temu poznałem przyczynę ich specyficznego smaku. Słowo kwas w rzeczywistości pochodzi ze starożytnego języka łacińskiego, dokładnie od jego terminu „acidus”, który tłumaczy się jako kwaśny.

Co to są kwasy?

Nazywa się to jak każdy związek chemiczny, który przechodząc przez proces rozpuszczania w wodzie daje roztwór o aktywności kationów hydroniowych większej niż ta sama woda w jej najczystszym stanie, w tej sytuacji występuje pH niższe niż 7.

Każda substancja chemiczna, która ma właściwości kwasu, nazywana jest substancjami kwaśnymi.

Charakterystyka kwasów

Do najważniejszych właściwości i właściwości kwasów należą:

• Mają zdolność reagowania z substancjami zwanymi zasadami, w celu utworzenia soli i wody.
• Ze względu na swoje komponenty są wyjątkowo korozyjne.
• Działają jako doskonałe przewodniki prądu elektrycznego w środowisku wilgotnym lub wodnym.
• Oni mają specyficzny kwaśny lub kwaśny smakPrzykładem mogą być produkty zawierające kwas cytrynowy, takie jak między innymi pomarańcze, limonki, grejpfruty, cytryna.
• Mogą reagować z tlenkami metali, tworząc sól i wodę, podobnie jak reakcja z substancjami podstawowymi.
• W niektórych przypadkach mogą być szkodliwe, a nawet powodować oparzenia skóry.
• Posiada zdolność wytwarzania soli i wodoru w procesie reakcji z metalami aktywnymi.
• Ma właściwości, które wytwarzają fenoloftaleinę, co z kolei może powodować zmianę kolorów papierka lakmusowego, na przykład z pomarańczowego na czerwony iz niebieskiego na różowy.

Jakie są podstawy?

Jest to również znane jako alkalia, których pochodzenie pochodzi z języka arabskiego, dokładnie od słowa „Al-Qaly”, nazywane są tak substancje o właściwościach alkalicznych, chociaż można to również określić jako dowolny roztwór, który po poddaniu działaniu wodnego roztworu przedstawia jony do ośrodka.

Charakterystyka podstaw

Boyle ustalił, że wszystkie te substancje mają następujące właściwości.

• W dotyku można zauważyć, że są mydlane.
• Charakteryzują się wyrazistym gorzkim smakiem.
• Mają zdolność do reagowania z kwasami, w celu wytworzenia soli i większej ilości wody.
• Mogą zmienić papier lakmusowy z czerwonego na niebieski.
• Są rozpuszczalne w wodzie, zwłaszcza jeśli chodzi o wodorotlenki.
• Zdecydowana większość tych tak zwanych substancji bazowych jest szkodliwa dla ludzkiej skóry, ponieważ mają właściwości uszkadzające tkanki.

Chociaż Boyle i inni wielcy chemicy kilkakrotnie próbowali wyjaśnić, dlaczego kwasy i zasady zachowują się w taki sposób, pierwsza definicja kwasów i zasad została przyjęta dopiero 200 lat później.

Reakcje kwasowo-zasadowe

Znana również jako reakcja neutralizacji, jest określana jako reakcja chemiczna zachodząca między kwasem a zasadą, która prowadzi do soli i wody. Należy zauważyć, że słowo sól opisuje każdy związek o właściwościach jonowych, którego kation pochodzi z określonej zasady.

Te reakcje neutralizacji, w którym zawsze musi występować obecność kwasów i zasad, są one w większości przypadków egzotermiczne, co oznacza, że ​​w swoich procesach uwalniają energię, reakcję tę nazywamy neutralizującą, ponieważ połączenie kwasu z zasadą wzajemnie się neutralizuje , pozostawiając ich właściwości zerowe.

Praktyka reakcji kwas-zasada

Aby rozpocząć neutralizujący proces reakcji, konieczne jest posiadanie kolby Erlenmeyera, w której umieszcza się roztwór kwasu chlorowodorowego, a następnie dodaje się kilka kropli wskaźnika fenoloftaleiny, który zmienia kolor na różowy w podłożu podstawowym, ale gdy jest występuje w środowisku kwaśnym i nie ma żadnego koloru, więc jest bezbarwny.

Neutralizatory kwasowe i zasadowe są produkowane jednakowo, to znaczy „równoważne równoważniki”, co oznacza, że ​​równoważnik kwasu będzie zawsze całkowicie neutralizowany równoważnikiem dowolnego rodzaju zasady.

Po poprzednim procesie następuje umieszczenie roztworu wodorotlenku sodu w biurecie, a następnie ostrożne i powolne otwieranie kranu, który stopniowo opada, reaguje z kwasem solnym, tworząc wodę i chlorek sodu, W efekcie wzrasta PH, a poziom kwasu spada.

Po zużyciu całego kwasu następną kroplę zasady dodaje się do roztworu zasadowego, co powoduje, że wskaźnik zmienia kolor na różowy, co pozwala stwierdzić, że kwas został całkowicie zneutralizowany.

Generalnie masę równoważnika w gramie ustala się z uwzględnieniem rodzaju substancji, ponieważ substancje są różne, a każda z nich ma swoją własną charakterystykę, na przykład obliczenie soli nie jest tym samym, co obliczenie kwasu, biorąc również pod uwagę rodzaj prowadzonej reakcji, ponieważ w zależności od rodzaju reakcji wymiary substancji są różne, więc obliczeń nie można ponownie wykorzystać.

Masa molowa kwasu podzielona przez liczbę wodorów, które można od niego oddzielić, jest równa masie jednego równoważnika gramowego danego kwasu.

Najpopularniejszym rodzajem zasady spośród wszystkich istniejących jest wodorotlenek, a jego gramowy równoważnik określa się, dzieląc jego masę molową przez liczbę grup OH w wodorotlenku.

Objętość tych reakcji oblicza się za pomocą wzoru, który pozwala zneutralizować dany kwas lub zasadę to: Ndo * V= Nb* Va, pierwsza to właściwości kwasu, a pozostałe właściwości zasady.

Aby obliczyć normalność roztworu kwasu, należy postępować w następujący sposób: normalność = molarność.

Znaczenie reakcji kwasowo-zasadowej

Mają bardzo istotne znaczenie z punktu widzenia ich zdolności jako technik ilościowej analizy objętości, których procesy określa się jako miareczkowanie kwasowo-zasadowe.

Aby wykonać te reakcje zwykle stosuje się roztwór wskaźnika, które służą jako przewodnik do poznania punktu neutralizacji i jego rozwoju, chociaż istnieją również procesy elektrochemiczne do wykonywania określonych zadań.

Można wykazać trzy typy reakcji, które są podzielone na podstawie właściwości kwasów i zasad, w szczególności tego, czy są słabe, czy mocne, takie jak poniższe.

Reakcja słabego kwasu i zasady

Widać na nich, że kation zasady i anion kwasu ulegają hydrolizie, więc ich pH jest równe> 7, jeśli kwas jest słabszy, a jeśli zasada jest słabsza, wynosi <7.

Reakcja pomiędzy mocną zasadą i słabym kwasem

W tym przypadku można zobaczyć, jak tylko anion kwasu ulega hydrolizie, więc jego pH pozostaje na poziomie <7.

Reakcja między słabą zasadą a mocnym kwasem

W tego typu reakcji obserwuje się tylko, jak kation zasadowy ulega hydrolizie, dzięki czemu pH w nim pozostaje> 7.

Aby wybrać, który jest idealnym wskaźnikiem dla każdego typu reakcji, należy wiedzieć, jakie będzie końcowe pH, aby poprawnie obliczyć punkt równoważnikowy.

Historyczne definicje reakcji kwasowo-zasadowej

Było wiele definicje tego procesu reakcji między kwasami i zasadami, znaczenie tego samego ukazuje się w zależności od zdolności analitycznej, jaką każdy z nich zawiera, a bardziej, gdy stosuje się je do neutralizacji reakcji z substancjami ciekłymi lub gazowymi lub gdy charakter i właściwości kwasów i zasad są zwykle mniej oczywiste.

Definicja Antoine Lavoisier

Wiedza Lavoisiera była początkowo ograniczona do silnych kwasów, ponieważ były one bardziej specyficzne dla tlenków, które mają wysoki stopień utlenienia w swoich centralnych atomach, które z kolei były otoczone atomami tlenu, jednak nie miał on pełnej wiedzy na temat kwasów kwaśnych, on udało mu się ustalić kwasy, określając je jako zawartość tlenu, w tym celu musiał użyć starożytnej Grecji, aby nazwać ten kwasowy wypełniacz.

Ta teoria lub definicja została uznana za najważniejszą przez niewiarygodne 30 lat, jednak w 1810 roku opublikowano artykuł, w którym wykazano pewne sprzeczności z podstawami i fundamentami, które sprawiły, że definicja Lavoisiera straciła wiarygodność.

Definicja Bronsteda-Lowry'ego  

Definicja ta została sformułowana niezależnie w 1923 r., Której zasady można zauważyć w protonowaniu zasad, poprzez proces deprotonacji kwasów, co można zdefiniować dla lepszego zrozumienia jako zdolność kwasów do oddawania kationów wodorowych zasadom, które przystąp do akceptacji tej procedury.

Ma to wielką różnicę w porównaniu z definicją Arrheniusa, ponieważ nie polega ona na tworzeniu się wody i soli, ale raczej na sprzężonych kwasach i zasadach, które są osiągane przez przeniesienie protonu, który może wytworzyć kwas, który go dostarczy. do bazy.

W tej definicji można zaobserwować drastyczną zmianę terminów, z którymi znane są kwasy i zasady, ponieważ kwas jest znany jako związek, który ma zdolność oddawania protonu, podczas gdy zasady to wszystkie te substancje, które mogą otrzymać proton, W konsekwencji tego można powiedzieć, że reakcja kwasowo-zasadowa polega na eliminacji kationu wodorowego z kwasu i domyślnie dodaniu go do zasady.

Ten proces chce się odnieść do eliminacji protonu z jądra atomu, proces ten nie jest łatwy do osiągnięcia, ponieważ zwykła dysocjacja kwasów nie wystarczy, ale raczej należy przystąpić do eliminacji kationu wodór.

Definicja Lewisa

Ta definicja zawiera podstawy teorii Bronsteda-Lowry'ego, a także koncepcję, którą zaproponował dla układu rozpuszczalników, teorię tę postulował w 1923 roku chemik Gilbert Lewis.

Lewis w tej definicji proponuje zasadę, którą nazwał „zasadą Lewisa”, która ma zdolność przekazywania pary elektronów i kwasów jako „kwas Lewisa” będący odpowiednim receptorem tej pary elektronów. Ta definicja jest zupełnie inna niż te zaproponowane i postulowane powyżej, ponieważ nie wspominają o tym, że kwasy i zasady są mierzone za pomocą protonów lub jakiejś związanej substancji.

To przypuszczało w jego teorii, że anion był kwasem, a kation był zasadą, która ma niewspólną parę elektronową, jeśli zastosuje się tę definicję, reakcję kwasowo-zasadową można rozumieć jako bezpośrednią donację pary elektronów z anionu, dostarczając go do kationu, tworząc skoordynowane wiązanie kowalencyjne. Ta kombinacja jest znana jako tworzenie najważniejszego dla życia związku - wody.

Definicja Liebig

Zaproponowano to w 1828 roku, kilkadziesiąt lat później niż Lavoisier, teoria ta była oparta na jego obszernych pracach nad składem chemicznym kwasów organicznych. Przed tą definicją istniało doktrynalne rozróżnienie zapoczątkowane przez Davy'ego, które skupiało się bardziej niż cokolwiek na kwasach opartych na tlenie i kwasach na bazie wodoru.

Według Liebiga kwas można zdefiniować jako substancję zawierającą w sobie wodór, którą można nawet zastąpić lub zamienić metalem. Teoria ta, mimo że opierała się głównie na metodach empirycznych, obowiązywała przez pięć dekad.

Definicja Arrheniusa

Szwedzki chemik Svante Arrhenius starał się unowocześnić terminy i definicje, które nadano reakcji zachodzącej między kwasami i zasadami, z kolei starając się uprościć terminy.

W 1884 r. Przeprowadził wspólną pracę z Fryderykiem Wilhelmem, w której udało im się ustalić obecność jonów w roztworze wodnym, ze względu na wagę pewnego dzieła Arrhenius otrzymał w roku kol. 1903.

Tradycyjną definicję wodnego roztworu kwasowo-zasadowego można opisać jako swoiste tworzenie się składnika znanego jako woda z jonów hydroksylowych i wodorowych lub też jako tworzenie ich w wyniku dysocjacji kwasów i zasady w roztworze wodnym.

Definicja Pearsona (twarda-miękka)

Definicja ta postulowana przez Ralpha Pearsona w 1963 r., Chociaż została rozwinięta silniej w 1984 r. Przy wsparciu pracy Roberta Parra, którego nazwa brzmi: reakcja kwasowo-zasadowa twardo-miękka, przymiotników tych używa się w następujący sposób: Miękki jest używany w odniesieniu do do większych przypraw, które mają niską  stopnie utlenienia i są silnie spolaryzowane. Hard jest używany w odniesieniu do najmniejszych gatunków i charakteryzują się wyższymi stopniami utlenienia.

Definicja ta była bardzo przydatna w procesach chemii organicznej i nieorganicznej, a jej główne praktyki wskazują, że kwasy i zasady mogą ze sobą oddziaływać, a najczęstsze są reakcje związków o takich samych cechach, jak np. -miękkie lub twarde.

Teoria ta jest również znana jako definicja ABDB, która jest bardzo przydatna do przewidywania produktów reakcji metatezy. Dziś udowodniono, że reakcja ta może wykazać wrażliwość i działanie materiałów wybuchowych.

Teoria ta opiera się bardziej na cechach jakościowych niż ilościowych, co pomaga w prostszym zrozumieniu dominujących czynników chemii i reakcji.

Definicja Usanowicza

Michaił Usanowicz, rosyjski chemik, również zdefiniował, co oznacza reakcja kwasowo-zasadowa, i można powiedzieć, że jest to najbardziej uogólnione ze wszystkich, w którym określono, że kwasy to wszystkie te substancje chemiczne, które są w stanie akceptują gatunki negatywne, a w przypadku ich braku przekazuje gatunki pozytywne, przy czym koncepcja zasady jest podana przez Usanowicza, odwrotność koncepcji kwasów.

Reakcja kwasów i zasad zaproponowana przez tego rosyjskiego chemika zbiega się z inną reakcją chemiczną, znaną jako „reakcja redoks”, która obejmuje reakcję utleniania-redukcji, więc nie cieszy się ona przychylnością chemików.

Większość proponowanych reakcji opiera się na tworzeniu i zrywaniu wiązań, ale redoks i Usanovich są ustawione bardziej jak fizyczne procesy transferu elektronowego, co powoduje, że rozróżnienie między tymi dwoma jest całkowicie rozproszone.

Definicja Lux-Flood

Definicja ta jest powszechnie stosowana we współczesnej geochemii i elektrochemii stopionych soli, której postulat sformułował w 1939 roku niemiecki chemik Hermann Lux i został ponownie opracowany osiągając znaczną poprawę w 1947 roku przez chemika Hakona Flooda, z tego powodu jest znany. na tę reakcję przez dwa nazwiska tych samych osób.

Można w tym docenić bardzo osobliwe koncepcje kwasów i zasad, gdzie zasada jest donorem anionów tlenkowych, a kwasami są te aniony.

Definicja układu rozpuszczalników

Ta definicja jest bardzo ważna w związku z tym zagadnieniem, ponieważ kilku chemików, którzy przez lata prowadzili swoje teorie, czasami komentowało układ rozpuszczalników, który opiera się na uogólnieniu definicji Arrheniusa przedstawionej powyżej.

W większości tych rozpuszczalników występuje pewna ilość ugrupowań dodatnich, znanych jako kationy solwoniowe, a jeśli to nie wystarczy, mają one również ugrupowania ujemne, takie jak aniony solwoniowe, które są w stanie równowagi z obojętnymi cząsteczkami rozpuszczalnika.

W tej definicji zasadę można opisać jako substancję rozpuszczoną, która powoduje wzrost stężenia kationów solwoniowych, podczas gdy kwasy to te, które powodują spadek anionów solwoniowych.

Ta definicja zależy zarówno od związku, jak i rozpuszczalnika, więc w zależności od wybranego rozpuszczalnika, związek może mieć zdolność do zmiany własnego zachowania.

To bardzo interesujące, jak różni chemicy z różnych części świata, w różnych czasach, mówili i proponowali inną definicję na ten sam temat, a to z kolei jest bardzo ważne dla badań i historii chemii, ponieważ łącząc się z wszystkie te terminy, możliwe było jeszcze lepsze poznanie wszystkich rozważanych aspektów dotyczących kwasów i zasad oraz ich reakcji neutralizacji.