Kwasy i zasady Brønsteda
Dlaczego podczas wypoczynku nie ubieramy formalnego stroju z białą koszulą tylko dres i T-shirt, jednak przy ważnym wystąpieniu już dres może być źle odebrany, więc wybieramy tylko formalny strój? Kluczem jest sytuacja.
W sytuacji wypoczynkowej dres zapewni nam komfort, jednak nie jest wskazany w formalnych wystąpieniach. Więc postrzeganie, czy strój jest dobry lub zły zależy konkretnie od sytuacji. Choć to stwierdzenie jest również mało obiektywne… dla jednej osoby założenie dresu na spotkanie z klientem lub na konferencje jest trafnym rozwiązaniem, a dla drugiej to absolutne faux pas.
Liczne przykłady z życia świetnie pokazują idee cząsteczek, jednak spójrzmy do teorii kwasów i zasad.
Na początek
Cząsteczki reagujące ze sobą w roztworach wodnych tworzą jony, dla których możemy określić przewidywany charakter. W tym celu możemy skorzystać z spojrzenia zaproponowanego przez szwedzkiego chemika Arrheniusa.
Teoria Arrheniusa definiuje kwas jako cząsteczkę, która w roztworze wodnym jest w stanie dysocjować na kation wodorowy. Według równania:
A także zasady:
Kwasy i zasady Brønsteda
Jednak ta teoria pozostawiała w świecie chemii wiele pytań. Na przykład jak zareaguje amidek sodu w wodzie? Niezależnie od siebie duński chemik Johannes Brønsted i brytyjski chemik Thomas Lowry spojrzeli na kwas trochę szerzej. Stwierdzili oni, że cząsteczka, która oddaje kation wodorowy jest kwasem. A cząsteczka która przyjmuje kation wodorowy jest zasadą. Dodatkowo mówiąc o sprzężonych kwasach i zasadach… z cząsteczki, która oddaje kation wodorowy(słaby kwas) powstaje po reakcji sprzężona silna zasada, natomiast z cząsteczki która przyjęła kation wodorowy(słaba zasada) powstaje sprzężony silny kwas. I na odwrót. Spójrzmy na przykłady.
Dokładniej można zapisać:
Na czerwono zaznaczono kwas Brønsteda, na niebiesko zasadę Brønsteda.
Jednak musimy być uważni, żeby nie wpaść w pułapkę. Jon wodorowęglanowy posiada jeszcze kation jeden kation wodorowy, więc może pełnić on rolę zarówno kwasu jak i zasady Brønsteda.
Przykład:
Jon wodorowęglanowy posiadający wolną parę elektronową na atomie tlenu może przechwycić z jonu oksoniowego kation wodorowy. W tym przypadku anion wodorowęglanowy będący protonobiorcą (akceptorem kationu wodorowego) staje się zasadą według Brønsteda. Z drugiej strony jon oksoniowy oddający proton jest kwasem Brønsteda. Dla pewności omówimy jeszcze jedno równanie.
W tym równaniu jon wodorotlenkowy zabiera kation wodorowy z wody, więc jest zasadą Brønsteda a woda oddająca kation wodorowy jest kwasem Brønsteda. W równaniu jednak nie ma wypadkowej zmiany, dlatego po rozpuszczaniu KOH w wodzie stężenie jonów wodorotlenkowych utrzymuje się na stałym poziomie.
Do opisu kwasów i zasad możemy wykorzystać jeszcze teorie Lewisa oraz teorię HSAB – (hard and soft acids and bases), ale o tym wspomnimy przy innej okazji!
Mark Twain powiedział, że ćwiczenie może sprawić wszystko i nie ma dla tej metody rzeczy niemożliwych. Więc zostawiam dla Ciebie kilka zadań do dokończenia a odpowiedzi do zadań, możesz skonsultować pisząc wyniki w komentarzu!
Czekamy za Twoimi wynikami i koniecznie daj nam znać, czy już rozumiesz czym jest teoria Brønsteda!
Zadanie 1
Zapisz w formie jonowej skróconej reakcję kwasu propanowego z wodorotlenkiem potasu. Określ kwas i zasadę oraz sprzężoną z nimi zasadę i kwas według Brønsteda.
Zadanie 2
Amoniak reaguje z kwasem azotowym(V) tworząc sól. Określ kwas i zasadę oraz sprzężoną z nimi zasadę i kwas według Brønsteda.
Zadanie 3
Określ i zapisz wzory kwasu sprzężonego z etyloaminą, anionem cyjankowym, oraz anionem diwodoroortofosorowym(V), a także wzory zasad sprzężonych z amoniakiem i kwasem jodowodorowym.
Zadanie 4
Zapisz reakcję alkoholu etylowego z amidkiem sodu i określ, czy anion CH3O– jest silną, czy słabą zasadą.
Aby utrwalić tego typu zadania spróbuj się zmierzyć z nimi (codzienna porcja zadań) na naszym fanpagu FB.
Jeśli dalej masz wątpliwość czym jest kwas Brønsteda a czym zasada Brønsteda to koniecznie zapisz się na zajęcia indywidualne lub kurs grupowy z chemii i stań się ekspertem razem z ELEMENTUM.
Autor: Maciej Młodziejewski, ELEMENTUM