Hlavní obsah
Fyzikální chemie
Kurz: Fyzikální chemie > Kapitola 7
Lekce 1: Kyseliny, zásady a pH- Arrheniova teorie kyselin a zásad
- Brønstedova-Lowryho teorie kyselin a zásad
- Brønstedova-Lowryho teorie kyselin a zásad
- Autoprotolýza vody a Kw
- Silné kyseliny a silné báze
- Úvod do acidobazických reakcí
- Souvislost mezi silou kyselin a zásad a pH
- pH, pOH a stupnice pH
- pH a pOH silných kyselin a zásad
- pH kyselin a zásad – shrnutí
Arrheniova teorie kyselin a zásad
Zavedení Arrheniovy teorie kyselin a zásad, spolu s ukázkami reakcí.
Co je potřeba si zapamatovat
- Arrheniova kyselina je jakákoliv látka, která zvyšuje koncentraci
ve vodném roztoku. - Arrheniova zásada je jakákoliv látka, která zvyšuje koncentraci
ve vodném roztoku. - Ve vodném roztoku reagují
ionty okamžitě s molekulami vody a vytvoří hydroxoniový kation, . - Při acidobazických nebo neutralizačních reakcích většinou Arrheniova kyselina a zásada reagují za vzniku vody a soli.
Úvod
Kyseliny a zásady jsou všude, od octu v kuchyni až po mýdlo v koupelně! Ale co to znamená, když řekneme, že něco je kyselé nebo zásadité? Abychom mohli zodpovědět tuto otázku, tak musíme nejprve prozkoumat teorie popisující kyseliny a zásady. V tomto článku se budeme zabývat Arrheniovou teorií.
Arrheniovy kyseliny
Arrheniova teorie kyselin a zásad byla původně navržena švédským chemikem Svantem Arrheniem v roce 1884. Navrhl označit určité sloučeniny jako kyseliny nebo zásady v závislosti na tom, k tvorbě jakých iontů dochází po přidání dané sloučeniny do vody.
Arrheniova kyselina je látka, která zvyšuje koncentraci iontů—nebo protonů—ve vodném roztoku. Například uvažujme disociační reakci kyseliny chlorovodíkové ve vodě:
Pokud vytvoříme vodný roztok kyseliny chlorovodíkové, tak disociuje na ionty a . Jelikož to povede ke zvýšení koncentrace iontů v roztoku, tak je kyselina chlorovodíková Arrheniovou kyselinou.
Vodík nebo hydroxoniový kation?
Řekněme, že máme vodný roztok kyseliny bromovodíkové ( ) o koncentraci . Ta je Arreniovou kyselinou. Znamená to, že máme v roztoku iontů?
Ve skutečnosti ne. Kladně nabité protony reagují s okolní vodou za vzniku hydroxoniových kationtů, . Tato reakce se dá zapsat následovně:
Ačkoli často píšeme, že při disociační reakci vzniká , tak ve skutečnosti nejsou žádné volné ionty vznášející se ve vodném roztoku. Namísto toho tu jsou hlavně ionty, které se vytvoří ihned po disociaci kyseliny ve vodném roztoku. Následující obrázek s pomocí molekulového modelu ilustruje vytvoření hydroxoniového kationtu z vody a vodíkových iontů:
V praxi chemici používají koncentraci a koncentraci jako synonyma. Pokud bychom se chtěli vyjadřovat přesněji—a nebýt tak líní!—tak můžeme v disociaci kyseliny bromovodíkové explicitně ukázat vytvoření hydroxoniového kationu namísto protonů:
Obecně jsou oba popisy přijatelné pro popis disociace Arrheniovy kyseliny.
Arrheniovy zásady
Arrheniova zásada je definována jako látka, která zvyšuje koncentraci hydroxidových iontů ve vodném roztoku. Příkladem Arrheniovy zásady je vysoce rozpustný hydroxid sodný . Hydroxid sodný disociuje ve vodě následovně:
Hydroxid sodný ve vodě plně disociuje za tvorby a iontů, což vede ke zvýšení koncentrace hydroxiodových iontů. Proto je Arrheniova zásada. Běžné Arrheniovy zásady zahrnují zásady 1. a 2. skupiny jako jsou například a .
Všimněte si, že v závislosti na učebnici nebo učiteli chemie můžete ale nemusíte považovat zásady, které neobsahují hydroxid, za Arrheniovy zásady. Některé učebnice definují Arrheniovy zásady takto: látka, která zvyšuje koncentraci ve vodném roztoku a také obsahuje alespoň jednu jednotku ve svém chemickém vzorci. Tato definice nemění klasifikaci hydroxidů 1. a 2. skupiny, ale může vás trochu mást u látek jako je například metylamin .
Pokud přidáme methylamin do vody, tak dojde k následující reakci:
Podle první definice bude methylamin Arrheniovou zásadou, jelikož došlo ke zvýšení koncentrace iontů v roztoku. Podle druhé definice ale Arrheniovou zásadou nebude, protože jeho chemický vzorec neobsahuje hydroxid.
Acidobazické reakce: Arrheniova kyselina + Arrheniova zásada = voda + sůl
Když Arrheniova kyselina reaguje s Arrheniovou zásadou, tak většinou vznikne voda a sůl. Tyto reakce se někdy také nazývají neutralizační reakce. Například, co se stane pokud smícháme vodný roztok kyseliny fluorovodíkové a hydroxid lithný ?
Pokud budeme uvažovat samostatný roztok kyseliny a samostatný roztok zásady, tak získáme následující:
- Arrheniova kyselina zvyšuje koncentraci
- Arrheniova zásada zvyšuje koncentraci
:
Pokud se kyselina a zásada smíchají v roztoku, tak z reakce mezi vodíkovými a hydroxidovými ionty vznikne , zatímco z ostatních iontů se vytvoří sůl :
Pokud přidáme reakce pro vznik vody a vznik soli, tak získáme celkovou neutralizační reakci mezi kyselinou fluorovodíkovou a hydroxidem lithným:
Omezení Arrheniovy definice
Arrheniova teorie má omezení v tom, že může popsat pouze acidobazické reakce ve vodném roztoku. Podobné reakce ale mohou proběhnout i v nevodných rozpouštědlech a také mezi molekulami v plynné fázi. Z tohoto důvodu chemici většinou upřednostňují Brønstedovu-Lowryho teorii, která se dá použít na širší škálu reakcí. Brønstedovou-Lowryho teorií kyselin a bází se budeme zabývat v samostatném článku!
Shrnutí
- Arrheniova kyselina je jakákoliv látka, která zvyšuje koncentraci
ve vodném roztoku. - Arrheniova zásada je jakákoliv látka, která zvyšuje koncentraci
ve vodném roztoku. - Ve vodném roztoku reagují ionty
okamžitě s molekulami vody za tvorby hydroxoniových iontů . - Při acidobazických nebo neutralizačních reakcích většinou reagují Arrheniova kyselina a zásada za vzniku vody a soli.
Chceš se zapojit do diskuze?
Zatím žádné příspěvky.