Қышқылдар мен негіздер туралы жалпы ақпарат
жүктеу/скачать 131,3 Kb.
|
1 2
Байланысты:1 курсовой
|
Мазмұны
Кіріспе
Өзектілігі. Зерттеу нысаны ретінде қышқылдар мен негіздерді таңдадым. Қазіргі көзқарастарға сәйкес қышқылдар мен негіздердің протолитикалық теориясы ең қолданылады. Осыған сүйене отырып, қышқылдар мен негіздердің ерітінділерінде орнатылған физика - химиялық тепе-теңдік протолитикалық тепе-теңдік деп аталады. Қышқыл-негіз реакциялары протолитикалық реакциялар деп аталады. Олар сутегі катионының (Протонның) геометриялық және электрлік қасиеттерінің басқа иондардың қасиеттерінен және протондардың қатысуымен реакциялардың маңыздылығынан айтарлықтай айырмашылығына байланысты бөлек түрге бөлінеді. Қышқылдар мен теория негіздерінің протолитикалық теориясының негізгі ережелері. 1. Протолиттер-протолитикалық реакцияға қатысатын қосылыстар. Қышқыл-Протонды беруге қабілетті қосылыс. Протонды жоғалту арқылы қышқыл онымен байланысқан негізге айналады. Мысалы, реакцияда СН3СООН ↔ Н + + СН3СОО- CH қосылысы3coon-қышқыл-сірке қышқылы, ал ацетат - CH ИОНЫ3COO - - сірке қышқылымен байланысқан негіз. Негіз-Протонды қабылдауға қабілетті қосылыс. Протонды қосу арқылы қосылыс конъюгацияланған бастапқы негіз қышқылына айналады. Мысалы, реакцияда NH3 + H+ ↔ NH + аммиак-негіз, аммоний ионы конъюгат қышқылы. 2. Амфолит-бұл Протонды қосуға да, беруге де қабілетті қосылыс, яғни жағдайға байланысты қышқылдық және негізгі қасиеттерін көрсететін қосылыс. 3. Қышқыл және Протонның шегінуі нәтижесінде пайда болған негіз, сондай-ақ негіз және Протонның қосылуы нәтижесінде пайда болған қышқыл конъюгат жұптарын құрайды. Яғни, әрбір қышқыл конъюгат негізіне, ал әрбір негіз конъюгат қышқылына сәйкес келеді. Конъюгацияланған қышқыл және негіз әрқашан оларды түзген бастапқы негіздер мен қышқылдарға қарағанда әлсіз. Химияда, өмірдегідей, бір немесе басқа термин туралы нақты түсінік жоқ, бәрі өте салыстырмалы. Менің курстық жұмысымда қышқыл мен негіз ұғымдары туралы айтылады. Біз оларды әртүрлі теорияда қарастырамыз. Бір теория тұрғысынан шындық екінші теория тұрғысынан мүлдем дұрыс емес. Мектеп курсында қышқылдар мен негіздер тек бір теорияда қарастырылады, ал менің курстық жұмысым олар туралы түсініктерді кеңейтуге көмектеседі, байланыстардың пайда болу механизмдерін түсіндіруге мүмкіндік береді және осы теориялар арасында қандай қайшылықтар бар екенін көрсетеді. Зерттеу нысаны: қышқыл мен негіз туралы түсініксіз ұғымдар. Зерттеу пәні: Аррениус-Менделеев, Бронстед, протолиттік теориялары тұрғысынан қышқыл және негіз ұғымдары. Мақсаты: қышқылдар мен негіздерді түрлі теория тұрғысынан қарастыру. Тапсырмалар: Қышқылдар мен негіздерді, олардың тарихын, жіктелуін және қолданылуын зерттеңіз. Қышқылдар мен негіздерді С. Аррениус теориясы мен Менделеев теориясы и Бронстедтің протолитикалық теориясы, Льюистің электронды теориясы тұрғысынан қарастырыңыз, осы теориялардың салдарын түсіндіремін, олардың кемшіліктерін зерттеймін. Осы теорияларды салыстыру; олардың кемшіліктері мен артықшылықтарына сүйене отырып, салыстырмалы кесте жасаймын. 1 тарау. Қышқылдар мен негіздер туралы жалпы ақпарат 1.1 Қышқылдард тарихы Қышқылдардың тарихы алыс өткенге негізделген. Адам алған алғашқы қышқыл-сірке қышқылы (CH2OOH), себебі ол шараптардың қышқылдануынан пайда болады. Ал қышқыл сөзінің өзі acidum (лат.) сірке суы - acetum сөзінен шыққан шығар. Содан кейін Х ғасырда адамдар күкірт қышқылын (H2SO4) сульфаттарды (витриолдарды) кальцинациялау кезінде тапты. "Витриолды зерттеу ежелгі дәуірден басталды. Витриолдың пайда болуы мен қасиеттері туралы алғашқы пікірталастардың кейбірін грек дәрігері Диоскоридтің (б.з. д. бірінші ғасыр) және римдік натуралист Плиний ақсақалдың (б. з. 23-79) еңбектерінен табуға болады. Гален оның медициналық қолданылуын да талқылады. Металлургияда витриолды заттарды қолдану Панополистен шыққан Зосиманың ежелгі грек алхимиялық еңбектерінде, "Phisica et Mystica" тезисінде және Лейденнің "x" папирусында сипатталған. Ислам алхимиктері Джабир ибн Хайян (б.з. 721-815), Рази (б. з. 865-925) және Джамал Дин әл-Ватват (1318, "Mabahij al-fikar wa-manahij al-'ibar" кітабын жазды), витриолды минералды жіктеу тізімдеріне енгізді. Ибн Сина сульфаттың медициналық қолданылуы мен сорттарына назар аударды.»1 Ортағасырлық алхимиктер күкірт қышқылын витриол майы деп атады (бұл атау Бове2 Винсентінің шығармаларында және Альберт Македонскийдің "compositum de Compositis" шығармасында айтылған). XII ғасырда химик Иоганн глаубер 3 күкірт қышқылы мен калий нитраты (калий нитраты) қоспасын жағу нәтижесінде пайда болды. Ал 1670 жылы ағылшын натуралисті Джон Рэй4 қызыл орман құмырсқаларын ыдысқа салып, су құйып, қайнатып, ыдыс арқылы ыстық бу ағынын өткізіп, нәтижесінде Қызыл құмырсқалар қорғаныс пен шабуыл жасау үшін "химиялық қару" ретінде пайдаланатын құмырсқа (метан) қышқылын алды. Тұз қышқылын (HCl) алғаш рет кім алғаны әлі белгісіз, бірақ бұл алхимиктер Василий Валентин5 және Андреас Либавий6 болды. 1658 жылы, Иоганн Глаубер тұз қышқылын алудың жаңа әдісін тапты, ол әлі күнге дейін зертханаларда қолданылады. Ас тұзы мен концентрлі күкірт қышқылының қоспасын қыздыру нәтижесінде сумен әрекеттескенде тұз қышқылына немесе сол кезде белгілі болғандай тұз спиртіне айналатын түтін пайда болды. NaCl + H2SO4(конц.) = NaHSO4 + HCl↑ Ағылшын химигі Роберт Бойль 7 тұз қышқылының қасиеттерін зерттеді және тәжірибе барысында кездейсоқ ашық қызылға айналған күлгін жапырақшаларға бірнеше тамшы төгілді. Бұл оқиға индикатор (лат. индикатор-көрсеткіш) - ортаның құрамын немесе химиялық реакцияның барысын бақылауға мүмкіндік беретін зат. Көптеген химиктер қышқылдар мен негіздерді тану үшін индикаторларды қолдана бастады. XVIII ғасырдың басында Роберт 8-нің шәкірті бор қышқылын (H3BO3) алғаш рет темір сульфатымен бораксты кальцинациялау арқылы алды. Ол оны тыныштандыратын тұз (sal sedativum) деп атады, содан кейін ол sal sedativum hombergii деп аталды. Ал швед химигі және фармацевті Карл Шееле9 ғылымның дамуына үлкен үлес қосты-оның жұмысы мен жаңалықтары сол кездегі барлық химияны қамтиды. Оның ішінде ол шарап, алма, лимон, сүт, зәр, молибден, вольфрам, күкіртсутек, мышьяк, фтор, гидроциан, өт және қымыздық қышқылдарын ашты. 1769 жылы бірінші болып ол шарап бөшкелерінің қабырғаларында орналасқан "татардан" шарап бөлді. Ол оны күкірт қышқылымен қыздырды, ал салқындағаннан кейін ол қызыл кристалдарды тапты - бұл шарап қышқылы. Содан кейін ол әртүрлі өсімдіктердің инфузиясын зерттей бастады және басқа қышқылдарды ашты. Ол алма (C4H6O4) піспеген алмадан, лимон (c6n8o7) - піспеген лимон шырынынан, өт (C7N6O5) - сия жаңғақтарынан (өт) сығындыларда, сүт (c3n6o3) - қышқыл сүттен, зәрден (c5h4n4o8) алды. Көмір қышқылы (H2CO3) алғаш рет Джозеф Пристли10 көмірқышқыл газын суда еріту арқылы өндірді және сода суы деп аталды, ол бірден сусын ретінде қолданыла бастады. Бұл үшін Пристли алтын медальмен марапатталды.11 (http://www. critical. ru/calendar/oxigen2.htm, сілтеме 29.03.15-те жарамды) XVIII ғасырдың аяғында қышқылдардың химиялық құрамы ғалымдарға әлі белгісіз болды. Француз Антуан Лавуазье оттегі мен басқа газдарды зерттегеннен кейін ғана 12 химиктер барлық қышқылдарда оттегі бар деп шешті, сондықтан бұл газ "қышқыл туғызатын"деп аталды. 1786 жылы француз химигі Клод Луи Бертолле13 химиялық көмегімен құрамында оттегі жоқ қышқылдарды - гидроциан және күкіртті сутекті тапты. Біраз уақыттан кейін г. Дэви14 тұзды зерттеп, онда тек хлор мен сутекті тапты. Ал қышқылдардың алғашқы теориясын неміс Юстас Либих тұжырымдады15 1838 жылы. Бұл теорияның негізгі ұстанымы келесідей: "Қышқыл-сутектің бөлінуімен металмен әрекеттесуге қабілетті зат.» Сонымен, XIX ғасырдың ортасына қарай ғалымдар 20-дан астам қышқылды білді және химиялық талдау нәтижелері мен оның химиялық қасиеттері бойынша заттарды жіктеуді үйренді. 1.2. Қышқылдардың жіктелуі және қолданылуы Қазіргі уақытта қышқылдар әртүрлі белгілер бойынша жіктеледі. Оттегі атомдарының болуы бойынша
Диссоциация нәтижесінде пайда болатын сутегі иондарының саны бойынша:
Суда ерігіштігі бойынша:
Құбылмалылық бойынша:
Диссоциация дәрежесі бойынша:
Қазіргі уақытта қышқылдар әртүрлі салаларда кеңінен қолданылады. Мысалы, күнделікті өмірде: олар өнімдерді тазарту үшін, тамақ дайындау үшін қажет, көптеген қышқылдар дәрі - дәрмектерде қолданылады-мысалы, аскорбин қышқылы. Сонымен қатар, біздің денемізде көптеген қышқылдар бар, мысалы, тұз ас қорыту ферменттерін белсендіруге көмектеседі, ақуыздарды ыдыратады. Барлық протолитикалық реакциялар еріткіштің қатысуымен ғана қарастырылады. Жалпы алғанда, қышқылдың (қосулы) және негіздің (В) еріткішпен (ЅН) өзара әрекеттесуін келесі химиялық теңдеулермен сипаттауға болады + SH ↔ SH + + A - және + SH S S- + BH+. Еріткіштердің көптеген жіктелімдері бар. Біз еріткіштердің Протонға қатынасына негізделген олардың біреуін ғана береміз. 1. Протогендік – қышқылдық қасиеттері жоғары еріткіштер. Мысалы, күкірт қышқылы, хлор қышқылы және басқалар. 2. Протофильді-негізгі қасиеттері айқын еріткіштер. Мысалы, пиридин, этилендиамин және басқалар. 3. Амфипротикалық-протогендік (қышқылдық) және протофильді (негізгі) қасиеттерін көрсететін еріткіштер. Мысалы, су, алкоголь және т. б. 4. Апротикалық-қышқылдық-негіздік тепе-теңдікке қатыспайтын еріткіштер, мысалы, күкіртті көміртек, төртхлорлы көміртек, бензол және т. б. Еріткіш молекулалары еріген затпен ғана емес, бір-бірімен де әрекеттеседі. Протонның берілуімен бірге жүретін екі еріткіш молекуласының өзара әрекеттесу процесі автопротолиз деп аталады. Автопротолиз амфипротикалық еріткіштерге тән. Оны химиялық теңдеу арқылы жалпы түрде сипаттауға болады SH + SH ↔ SH + + S-. Протонды қабылдаған еріткіш молекуласы, яғни конъюгат қышқылы лионий деп аталады, ал Протонды берген еріткіш молекуласы, яғни конъюгат негізі лиат деп аталады. Лион мен лиаттың белсенділік (концентрация) қатынасы ортаның реакциясын анықтайды. Мысалы, судың автопротолизі теңдеуге сәйкес келеді H2O + H2O ↔ H3O+ + OH-, Н3О+ лионий деп аталады, ал ол сәйкесінше лиат деп аталады. Ерітіндіде қандай иондар басым болатынына байланысты ортаның реакциясы қышқыл немесе сілтілі болады. Кез келген басқа тепе-теңдік процесі сияқты, автопротолиз тепе-теңдік тұрақтысымен сипатталуы мүмкін. Теңдеуге сәйкес жүретін процестің тепе-теңдік константасы SH + SH ↔ SH + + S-, 1.3 Негіздердің қолданылуы Адамдар отты шамамен 100 мың жыл бұрын қолдануды үйренді. Сірә, адам білген алғашқы негіз кальций гидроксиді болды-күйдірілген бор (кальций карбонаты - > кальций оксиді) сумен әрекеттескенде, құм мен су қоспасында тығыз АҚ Тасқа айналған Ақ шлам пайда болды. Шамамен 2000 жыл бұрын адамдар бетон ретінде құрылыс үшін кальций гидроксидін қолданған. Алғаш рет "сөндірілмеген әк" атауы I ғасырға жататын Диоскорид жазбаларында кездеседі. Ал "негіз" ұғымы химик Гийом Франсуа Руэльдің арқасында XVII ғасырда ғана қалыптасты. Ол сол кезде Ұшпа сұйықтықтар (мысалы, сірке немесе тұз қышқылдары) деп аталатын қышқылдар белгілі бір заттармен әрекеттескенде ғана кристалды тұздарға айналатынын байқады. Руэль бұл заттар қатты тұздардың пайда болуына "негіз" болып табылады деген болжам жасады. Ол негіздерді сілтілер, "сілтілі жерлер" және металдар деп атады. "Сілтілі жерлер" сол кезде сілтілі жер металдарының оксидтері мен гидроксидтері деп аталды, мысалы, кальций, стронций, барий. Бірақ бұл металдардың өзін таза күйінде тек Г.Дэви 19 ғасырдың басында электролиз арқылы - электр тогының әсеріне негізделген заттардың ыдырауының жаңа әдісі арқылы ала алды. Дәл осы әдіспен Дэви сілтілердің құрамын анықтай алды,нәтижесінде бірнеше сілтілі металдар - натрий, калий және литий ашылды. Сонымен, "негіздер" термині XVIII ғасырдың ортасында пайда болды және бұл электр тогын қолданған бірқатар тәжірибелердің бастамасы болды. Осы тәжірибелердің нәтижесінде сол кездегі химиктер барлық ерітінділер электр тогын өткізбейтінін анықтады. Қазіргі уақытта негіздер өнеркәсіп пен тұрмыста кеңінен қолданылады. Мысалы, кальций гидроксиді Ca (OH) 2 (сөндірілген әк) өсімдік ауруларымен, сондай-ақ өсімдіктердің жапырақтары мен тамырларын жейтін зиянкестермен күресу үшін арнайы құрал жасау үшін қолданылады. Сондай-ақ, оның көмегімен суды жұмсартуға және ағынды суларды бейтараптандыруға болады. Осы гидроксидтен алынған заттар, мысалы, әк сүті химия өнеркәсібінде, мысалы, қант, сода және басқа заттарды өндіруде кеңінен қолданылады. Натрий гидроксиді NaOH мұнайды тазарту үшін, сабын өндіру процесінде, тоқыма өнеркәсібінде қолданылады. Калий (KOH) және литий (LiOH) гидроксидтері сілтілі батареяларда қолданылады. Аммоний гидроксиді (NH4OH) тыңайтқыш ретінде, мал азығын өндіруде, сода мен бояғыштар өндірісінде қолданылады. Магний гидроксиді (Mg (OH)2) құрылыс индустриясында және керамикалық ыдыс-аяқ өндірісінде қажет. Ол кейбір дәрі-дәрмектерде де қолданылады. 2. Қышқылдар мен негіздердің бірінші теориясы 1. Аррениус Теориясы 19 ғасырда көптеген ғалымдар, мысалы М. Фарадей16 және Г. Дэви17, тәжірибелерде электр энергиясын қолдана отырып, заттардың қышқыл-негіздік қасиеттерін электрлік құбылыстармен байланыстыруға тырысты. Бұл салада Фарадей ең жақсы нәтиже көрсетті – электр тогының әсерінен заттардың ыдырауын зерттей отырып, ол электролиз, электрод, катод, анод, ион және басқалары сияқты ұғымдарды енгізді, электролиз заңдарын тұжырымдады. Осы зерттеулердің нәтижесінде ғалымдар кейбір заттардың молекулалары электр өрісінің әсерінен оң және теріс иондарға диссоциацияланатынын және бұл иондар ток өткізетінін анықтады. Бұл процесс электролиттік диссоциация деп аталды. Бірақ содан кейін ғалымдар ток қосылмай тұрып ерітінділердегі иондарды тапты, сондықтан электр өрісінің әсері диссоциацияның себебі емес екені белгілі болды. 1887 жылы Швед физик-химигі Сванте Аррениус18 әртүрлі зерттеулердің нәтижелерін қорытындылады және электролиттік диссоциацияның жаңа теориясын тұжырымдады – электролиттер суда еріген кезде иондарға ыдырайды. Оның теориясын көптеген ғалымдар, мысалы, П. Клеве19 мойындамады, өйткені ол қышқылдар мен негіздер туралы бұрынғы көзқарасты толығымен өзгертті. Ол сулы ерітіндіде диссоциация кезінде сутегі иондары бөлінетін қосылысты қышқыл деп атады. Негіз-oh гидроксиді иондарының бөлінуімен диссоциацияланатын қосылыс. Ол сондай-ақ қышқылдар мен негіздерді күшті және әлсіз деп бөлді. Бөліну диссоциация кезінде пайда болатын иондардың санына байланысты. Егер иондар жеткілікті болса, бұл күшті электролит, ал аз болса, әлсіз. Диссоциацияның "Күшін" сипаттау үшін ол электролиттік диссоциация дәрежесі - электролиттік диссоциацияның сандық сипаттамасы сияқты ұғымды енгізді. Бұл термин енгізілгеннен кейін көптеген электролиттердің қасиеттері түсінікті болды - олар иондардың қасиеттерімен байланысты болды. Ол әлі де мектептерде оқытылғанымен, оның көптеген кемшіліктері бар. Оны қолдана отырып, энергияның пайда болуы мен жылудың бөлінуіне байланысты сұрақтарға жауап беру мүмкін емес, өйткені Аррениус су иондармен әрекеттеспейді, яғни инертті орта деп есептеді. Енді бұл дұрыс емес екені бұрыннан белгілі болды. Бірақ содан кейін Сванте Аррениус және басқа ғалымдар олардың терең қателескенін әлі білмеді. 2. Менделеев Теориясы Күкірт қышқылы мен кейбір тұздардың ерітінділерімен көптеген тәжірибелер жүргізіп, еритін зат пен еріткіш арасындағы химиялық өзара әрекеттесуді болжай бастады. 1887 жылы ол Ерітінділердің химиялық (гидраттық) теориясын жасады. Бұл теорияның негізі: ерітіндінің түзілуі еритін зат пен су арасындағы химиялық өзара әрекеттесумен бірге жүреді. Бұл жағдайда пайда болатын қосылыстарды ол гидраттар деп атады. Осылайша, Аррениус пен Менделеевтің теориялары бір-біріне қайшы келді және олардың әрқайсысы екіншісінің теориясын қате деп санады. Бірақ уақыт өте келе екі теорияның да дұрыс екендігі белгілі болды, бірақ заттардың әр түрлі жағынан еруін сипаттайды. 3. Теорияларды біріктіру Орыс химигі 20 осы екі теорияны біріктіре алды, суда еріген кезде электролиттер гидратацияға ұшырайтын иондарға диссоциацияланатынын дәлелдеді - су молекулаларының иондарға қосылуы. Оның тәжірибелері энергиямен не болатынын түсіндірді-диссоциация үлкен энергия шығындарын талап етеді, ал ылғалдану энергияның едәуір мөлшерін шығарумен бірге жүреді, бұл кейде тіпті диссоциация шығындарын жабады. Мысалы, натрий гидроксидінің (NaOH) еруі экзотермиялық процесс болып табылады: кристалдық тордың ыдырауына 884 кДж/моль жұмсалады, ал гидратталған na+ және OH иондары түзілгенде сәйкесінше 422 және 510 кДж/моль бөлінеді. Егер аммоний нитраты (NH4NO3) суда еріген болса, онда ерітіндінің температурасы 26,8 кДж/моль төмендейді - молекуланың ыдырауы үшін гидратация кезінде бөлінгеннен көп энергия қажет. Сонымен, екі теорияны біріктірген Каблуков теориясы Ерітінділер туралы заманауи идеяның негізін қалады. Бірақ ол қышқылдар мен негіздердің еру процесі мен әрекетін тек сулы ерітінділерде сипаттады, сондықтан басқа еріткіштермен де қолданылатын теорияны құру қажет болды. 3. Кейінгі теориялар 1. Бронстед Теориясы 1905 жылы Е. Франклин бірқатар тәжірибелерден кейін судағы және сұйық аммиактағы электролиттердің химиялық реакциялары арасында ұқсастық жасай алды. Сұйық аммиак пен судың көптеген ұқсас қасиеттері бар, мысалы, екеуі де электр тогын әлсіз өткізеді және сілтілі металдармен бірдей әрекеттеседі. 2K + 2H2O = H2 + 2KOH; 2K + 2NH3 = H2+ 2KNH2 Франклиннің зерттеулері Аррениус теориясы өте шектеулі деген қорытындыға келді, өйткені ол тек сулы ерітінділердің еру процесі мен әрекетін сипаттайды. Әрі қарайғы тәжірибелердің нәтижесінде аммиактың суға ұқсастығы ғана емес, қазір мұндай заттардың бірнеше ондаған екені белгілі болды. Сондықтан кез-келген шешімдерді сипаттайтын жаңа теорияны әзірлеу қажет болды. Сондай - ақ, химиктер негізгі қасиеттерін көрсететін, бірақ Аррениустың анықтамасына сәйкес келмейтін көптеген заттарды тапты, нәтижесінде негіздер туралы жаңа түсінік пайда болды-бұл басқа заттардан Протондарды алып, оларды өзіне қосуға қабілетті заттар. 1923 жылы даниялық и. Бронстед21 қышқыл-негіздік өзара әрекеттесу кезінде протондар қышқылдан негізге ауысатынын көрді. Ол тотығу-тотықсыздану реакцияларының ұқсастығын пайдаланды, бірақ қышқыл-негіз әрекеттесуінде тотықсыздандырғыштан тотықтырғышқа электрондардың ауысуының орнына протондар қышқылдан негізге ауысады. Протондармен алмасатын заттарды ол протолиттер деп атады, сондықтан оның теориясы протолитикалық деп аталды. Демек, оның теориясы бойынша қышқыл - Протондарды басқа затқа (Протон доноры) беруге қабілетті зат, ал негіз-бұл Протондарды қабылдайтын зат (Протон акцепторы). Бірақ оның бір кемшілігі болды - протондар тек қышқылдарды ғана емес, сонымен қатар иондарды да жоя алады. Бұл иондарды қышқыл деп санау керек болды. Ал Протондарды негіздермен байланыстыратын бейтарап молекулалар мен зарядталған иондар. Сондай-ақ, Бронстед теориясы реакциялардағы еріткіштің рөлін қайта қарауға мәжбүр етті. Аррениуста инертті орта деп саналған су өте белсенді зат болып шықты. Мысалы, H2SO4, HNO3 және басқа қышқылдармен реакцияларда су олардан Протондарды алады, яғни негіз ретінде әрекет етеді. Аммиакты суда еріту процесінде аммиак молекулалары су молекулаларынан Протондарды алады, сондықтан аммиак негіз, ал су қышқыл болып табылады. NH3+HOH ↔ NH4+ + OH- Кейіннен кез-келген еріткіш басқа затпен әрекеттескенде ғана қышқылға немесе негізге айналатыны анықталды. Ғалымдар көптеген тәжірибелер жүргізе бастады және Протондарды ажырату үшін энергия қажет екенін анықтады, өйткені байланыстар үзіледі. Молекулалар арасындағы бұл байланыстар әлсіз және диссоциация процесі тез жүретін заттар күшті электролиттер деп аталады (мысалы, HCl, H2SO4). Әлсіз электролиттер байланыстың беріктігіне байланысты толық диссоциацияланбайтын заттар деп аталады (мысалы, H2S, HClO). Сондықтан Бронстед теориясы "қышқыл" және "негіз" ұғымдарының қаншалықты салыстырмалы екенін көрсетті. Ол әлі күнге дейін қышқылдар мен негіздер туралы ең бастысы болып табылады. Бронстедтің теориясы реакциялардағы еріткіштің рөлін қайта қарауға мәжбүр етті. Ғалымдар көптеген тәжірибелер жүргізе бастады және Протондарды ажырату үшін энергия қажет екенін анықтады, өйткені байланыстар үзіледі. Молекулалар арасындағы бұл байланыстар әлсіз және диссоциация процесі тез жүретін заттар күшті электролиттер деп аталады (мысалы, HCl, H2SO4). Әлсіз электролиттер байланыстың беріктігіне байланысты толық диссоциацияланбайтын заттар деп аталады (мысалы, H2S, HClO). Бірақ содан кейін химиктер қышқыл-негіздік реакцияларға тап бола бастады, бірақ әрекеттесетін заттардың ешқайсысында H + бөлшектері болмаса да, мысалы, MgO+SO3=MgSO4 Негізгі және қышқыл оксидтері әрекеттеседі, бірақ олардың қышқылдар мен негіздерге үлкен ұқсастықтары бар. Ғалымдар мұндай заттарды апротикалық қышқылдар немесе L қышқылдары деп аталатын жеке топқа бөлді (L-бұл терминді алғаш енгізген химик Г.Льюис22 фамилиясының бірінші әрпі). Қалған қышқылдар Н қышқылдары немесе бронстед қышқылдары деп аталды. Сонымен, протолитикалық теорияның шектеулілігі-бұл сутегі жоқ заттардың қышқылдық сипатын көрсету мүмкіндігін жоққа шығарады. 2. Льюистің электронды теориясы 1923 жылы американдық химик Г.Льюис қышқыл-негіздік әрекеттесуді протондармен емес, электрондармен байланыстыруды бірінші болып болжады. Льюис-ковалентті байланыс теориясын жасаушы. Бұл теорияға сәйкес атомдар арасындағы химиялық байланыс Жалпы түзілу болып табылады электронды жұптар. Бұл жұптардың пайда болуының екі әдісі бар: айырбастау механизмі (сурет.1) және донорлық-акцепторлық. Екінші жағдайда, екі зат өзара әрекеттескенде, бір заттың атомы (донор) өзінің бір электронды жұбын береді, ал екіншісінің атомы (акцептор)осы жұп үшін ұяшықты, орбитальды қамтамасыз етеді (сурет.2). Өзара әрекеттесу нәтижесінде ортақ электронды жұп пайда болады. Қышқыл-негіз реакцияларын қарастыра отырып, Льюис донорлық-акцепторлық өзара әрекеттесу әрқашан олармен бірге жүретінін байқады. Үлгіні байқап, ол қышқылдар мен негіздер туралы жаңа түсінік қалыптастырды. Оның нұсқасы бойынша негіз электронды жұптардың доноры, ал қышқыл акцептор болып табылады. Сонымен, Льюис теориясы Бронстед теориясымен көп қайшылықтарға ие болмады, тек қышқылдар мен негіздер ұғымдарына көптеген заттарды енгізді. 3. Усанович Теориясы 1938 жылы орыс химигі Михаил Ильич Усанович қышқылдар мен негіздердің жалпыланған теориясын тұжырымдауға тырысты, яғни бронстедтің Протон теориясы мен Льюистің электронды теориясын біріктірді. Осы жалпыланған теорияға сәйкес қышқыл-катиондарды (оң иондар) және Протондарды ажыратуға немесе аниондар (теріс иондар) мен электрондарды қосуға қабілетті бөлшек. Негіз-протон мен басқа катиондарды қоса алатын немесе электрон мен басқа аниондарды бере алатын бөлшек. Усанович теориясының негізгі идеясы-қышқыл мен негіз ұғымдары Льюис ойлағандай электронды қабықтың құрылымына емес, бөлшектің зарядына - оң немесе теріс әсер етеді. Бірақ бұл теорияның кемшілігі-бұл тым жалпы және қышқыл мен негіз ұғымдарын жеткілікті түрде анықтамайды. Қазір ол іс жүзінде қолданылмайды. 4. Теорияларды салыстыру
жүктеу/скачать 131,3 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
1 2