התיאוריה הפרוטוליטית של חומצות ובסיסיםהוא על סף שני מדעים בו זמנית - פיסיקה וכימיה. הוא מתאר את המאפיינים ואת אופי כל הבסיסים והחומצות. מדענים, הם מחולקים לשני סוגים של חומרים כי אינטראקציה אחד עם השני.
התיאוריה הפרוטוליטית של חומצות ובסיסיםעוזר לפתור בעיה חשובה: לחזות מה המוצרים נוצרים כתוצאה האינטראקציה שלהם וכיצד התגובה הזו תמשיך. לשם כך, מומחים ליישם את תכונות כמותיות ואיכותיות של חומצה ובסיס.
עם זאת, ישנן מספר תיאוריות כילפרש אחרת מה חומצות ובסיסים. הם מעריכים את המאפיינים האחרים שלהם אחרת. בסופו של דבר, זה תלוי מה תהיה התוצאה של התגובה.
התיאוריה הפרוטוליטית של חומצות ובסיסים היא מאודפופולרי כאשר אתה צריך לדעת איך הם פועלים בטבע. זה נעשה שימוש נרחב בפועל תעשייתי המדע. הידע התיאורטי של תוצאות האינטראקציה של בסיסים וחומצות קובע את היווצרותן של מערכות מושגיות של כימיה, המשפיעות על כל מיני מושגים תיאורטיים כמעט בכל הדיסציפלינות הכימיות.
התיאוריה הפרוטוליטית של חומצות ובסיסיםמתייחס לאחד היסודות בכימיה. מושגי מפתח התגבשו לראשונה על ידי מדענים במאה ה -17. במקביל, התוכן שלהם אחרי זה השתנה שוב ושוב המתוקן.
הכימאי האנגלי מהמאה השבע-עשרה, רוברט בויל, האמיןכי חומצות הן גופים אשר אטומים יש בליטות חדות, ואת הבסיסים הם הנקבוביות שלהם. לכן, לדעתו, את התגובה נטרול כולו מצטמצם העובדה כי בליטות חומצה חדרה לתוך הנקבוביות של הבסיסים.
בפעם הראשונה התיאוריה של חומצות ובסיסים המוצעיםרוקחת צרפתית ניקולה למרי. בשנת 1675 פרסם את "מסלול הכימיה", שבו תיאר בפרוטרוט את התכונות הכימיות והפיסיקליות של חומרים על פי צורתם ומבנהם. למרי דמיינה שלחומצות יש קוצים חדים, הגורמים לתחושות לא נעימות על העור. בטענה כי הוא christened אלקליות, טוען כי המבנה שלהם הוא נקבובי. כתוצאה מכך, מלחים נייטרלית נוצרים.
כבר במאה ה- 18, עוד צרפתיתחוקר הטבע אנטון לבויזייה קשר את תכונות החומצות עם נוכחותם של אטומי חמצן בהרכבם. השערה זו הראתה את חוסר העקביות שלה לאחר שהכימאי האנגלי האמפרי דווי ועמיתו הצרפתי ג'וזף לואי גיי-לוסאק גילו מספר חומצות שלא הכילו חמצן כלל. ביניהם היו הלידים מימן או חומצות hydrocyanic. במקביל, נמצאו מספר רב של תרכובות המכילות חמצן שלא היו בעלות תכונות של חומצות.
מושג התיאוריה הפרוטוליטית של חומצות והשטח השתנה באופן משמעותי במאה ה -19. כימאים החלו לראות בחומצות רק את אותם חומרים המסוגלים ליצור אינטראקציה עם מתכות ולשחרר מימן. אלה המסקנות שהגיע אליו המדען הגרמני יוסטוס פון ליבבי בשנת 1839. הוא זה שנחשב לאחד ממייסדי האגרוכימיה והכימיה האורגנית.
במקביל אליו, המינרלוג השבדי ג'נס יאקובברזליוס ניסח את הרעיון שיש לייחס תחמוצות שליליות של לא-מתכות לחומצות, בעוד שתחמוצות בעלות מטען חיובי הן בסיסים. זה עזר להסביר את המאפיינים הבסיסיים של חומצות ובסיסים. זו הסיבה שהשבדי ראה בחומציות ובסיסיות תכונה תפקודית של תרכובות. הוא זה שבפעם הראשונה בעולם ניסה לחזות את חוזקם הסופי של החומרים שאנו שוקלים.
ההוראות העיקריות של התיאוריה הפרוטוליטית של חומצותוהטעמים נוסחו לאחר פרסום יצירותיו של כימאי שוודי אחר סבנטה אוגוסט ארחניוס. בשנת 1887 הוא הכליל את התיאוריה של דיסוציאציה של חשמל. אחריו צצה הזדמנות אמיתית לתאר את המאפיינים של חומצות ובסיסים המבוססים על תוצרי יינון אלקטרוליט. ובזכות תרומתו של הכימאי הרוסי-גרמני וילהלם פרידריך אוסטוולד, התיאוריה נוסחה לאלקטרוליטים חלשים.
במאה ה -20, המדענים האמריקאים קאדי, פרנקלין וקראוס ביסס את תורת מערכות הפתרונות. הוא החל להיות מיושם הן על עמדותיהם של ארוניוס ואוסטוולד, והן על כל הממסים האחרים שיכולים להתנתק.
כיום, התיאוריה הפרוטוליטית של חומצות היא הגבוהה ביותרנוסח במלואו על ידי הדני יוהנס ניקולאוס ברונשטד והאמריקאי גילברט ניוטון לואיס, שלמד גם פיזיקה גרעינית ותרמודינמיקה.
על פי תורת המימן של ליביג, חומצה היא חומר המסוגל להגיב עם מתכות ליצירת מימן. יחד עם זאת, ליביג כלל לא הציג את המושג "יסוד".
מימן ומלח נוצרים כתוצאה מהתגובה.בעת אינטראקציה עם חומצות חזקות, מתכות מגיבות. כיום התאוריה משמשת רק לחיזוי האינטראקציות של חומרים המכילים מימן עם מתכות בממסים.
הבנת מה הפרוטוליתיתורת החומצות והבסיסים של Arrhenius - Ostwald, נציין כי כל החומרים היוצרים קטיוני מימן בתמיסה מימית נחשבים לחומצות. במקרה זה, רק החומרים איתם מתקבלת קטיון מתכת או אמוניום בתמיסה מימית נחשבים לבסיסים.
התגובה מייצרת מים ומלח.התלות נצפית כאשר חומצות חזקות מתקשרות עם בסיסים חזקים. על בסיס תיאוריה זו ניתן היה לבסס את חלוקת האלקטרוליטים, והוצגה גם הגדרת ערך ה- pH, החלה על מדיה אלקליין. הוא משמש גם בהידרוליזה של מלחים ובסיסים המכילים מלחים. עם זאת, פחות ופחות. הנקודה היא שזה דורש חישובים מסורבלים. ואילו תיאוריית הפרוטונים פשוטה בהרבה.
תיאוריה פרוטוליטית של חומצות ובסיסיםברונסטד - לורי הופיע לראשונה בשנת 1923. ברונסטד ולורי ניסחו אותו באופן עצמאי. מדענים שילבו את מושגי החומצות והבסיסים למכלול אחד.
לדבריהם, חומצות הןמולקולות או יונים הפועלים כתורמי פרוטון בתגובה. יחד עם זאת, רק אותם מולקולות או יונים המסוגלים להצמיד פרוטונים הם בסיסים. בתיאוריה זו, חומצות ובסיסים קיבלו את ההגדרה של פרוטוליטים. מה הטעם?
תיאוריה פרוטוליטית של חומצות ובסיסים בכימיהמצטמצם להעברת פרוטון מחומצה לבסיס. יתר על כן, בשלב זה החומצה, לאחר שאיבדה פרוטון, עצמה הופכת לבסיס. וזה כבר יכול לצרף לעצמו פרוטון חדש. הבסיס בזמן זה הופך לחומצה, היוצרת חלקיק פרוטוני.
לכן, בכל אינטראקציה של הנחשבהחומרים שלנו כוללים שני זוגות בסיסים וחומצות. ברונסטד מכנה אותם מצומדים. אלה ההוראות העיקריות המאפשרות לנו לנסח את התיאוריה הפרוטוליטית של חומצות ובסיסים. במקרה זה, תגובות פרוטוליטיות נמשכות בשתי דרכים, מכיוון שכל חומר, בהתאם לתנאים, יכול להיות חומצי ובסיסי כאחד.
מאוחר יותר פיתח ברונסטד את התיאוריה של קטליזה מבוססת חומצה, ולורי עבד על הפעילות האופטית של תרכובות אורגניות.
תיאוריית מערכות הפתרונות הופיעה עם התפתחות רעיונות,מועמד על ידי ארחניוס ואוסטוולד. הוא משמש לרוב בתגובות עם ממסים פרוטיים. הוא הוצע על ידי שלושה אמריקאים - קאדי, פרנקלין וקראוס.
על פי השערה זו, הכל מבוססממס יוני. יש לו את היכולת להתפרק ליונים בודדים בהיעדר ממס. במקרה זה, הקטיון והאניון. במקרה זה, הראשון הוא יון ליתיום, והשני הוא יון ליתיום. הממס הפרוטני המשמש בתגובה מסוגל להעביר פרוטון מכל מולקולה נוזלית ניטרלית לאחרת. כתוצאה מכך נוצרת כמות שווה של אניונים וקטיונים.
התוצר של תגובה זו הוא ממס ומלח.
תיאוריה זו משמשת לחיזוי תגובותבין חומצות ובסיסים בכל ממס. אפשר גם לשלוט בתהליכים אלה בעזרת ממס. התיאוריה מתארת בפירוט את תכונות החומרים שאינם מכילים חמצן ומימן.
בכימיה, קיים המושג "חומצת לואיס".זהו יון או מולקולה שיש בה אורביטלים אלקטרונים חופשיים שאליהם הם יכולים לקבל זוגות אלקטרונים. דוגמה בולטת היא פרוטונים - יוני מימן, כמו גם יונים של מתכות מסוימות, כמה מלחים וחומרים.
אם אין חומצה בחומצת לואיס, אז זה נקרא אפרוטי.
התיאוריה הכללית ביותר של חומצות ובסיסים בשנת 1939 נוסחה על ידי הכימאי הסובייטי מיכאיל אוסאנוביץ '.
הוא מבוסס על הרעיון כי כלהאינטראקציה בין חומצה לבסיס תוביל לתגובת יצירת מלח. לפיכך, חומצה מוגדרת כחלקיק המסיר קטיונים מעצמו, כולל פרוטונים, וגם מצמיד לעצמו אניונים במקום אותם, ובעיקר אלקטרונים.
יחד עם זאת, החלקיק הוא הבסיס,שיש לו את היכולת לצרף לעצמו פרוטון או כל קטיון אחר. אבל זה יכול גם לתרום אלקטרון או אניון. ההבדל המהותי מהתיאוריה של לואיס הוא שההגדרות של "בסיס" ו"חומצה "אינן מבוססות לא על מבנה קליפת האלקטרון שלהן, אלא על סימן המטען של חלקיקן.
יחד עם זאת, ישנם ליקויים בתיאוריה של אוסאנוביץ '.העיקריות שבהן הן מספר רב של הכללות וניסוחים מטושטשים של מושגי יסוד. בנוסף, תיאוריה זו אינה מאפשרת חיזוי כמותי של השלכות האינטראקציה של חומצות ובסיסים.
