Reacție acido-bazică
În chimie , o reacție acid-bazică este o reacție chimică în care nu există nicio variație de la stările de oxidare ale elementelor reactanților la cele ale produselor .
Numele derivă din participarea la reacția unui reactant, numit acid și altul numit bază . Definiția acestor două concepte, acid și bază, este diferită în funcție de teoria utilizată pentru a defini și modela acest tip de reacție, o teorie care a evoluat în timp, pornind de la o abordare empirică și experimentală până la cele mai recente definiții, mai mult și mai general, legat de modelul molecular orbital .
Un exemplu de reacție acid-bazică este cel care apare între bicarbonat de sodiu și acid acetic , cu producția de acetat de sodiu : [1]
- CH 3 COOH + NaHCO 3 → CH 3 COONa + H 2 O + CO 2
Diferența (convențională) între reacțiile acido-bazice și reacțiile redox
Reacțiile acid-bazice diferă de cele de reducere a oxidului pentru variația stării de oxidare a cel puțin unui element implicat în reacție.
Deoarece atribuirea stării de oxidare (numită și "numărul de oxidare") este teoretic convențională, variația stării de oxidare și, prin urmare, distincția dintre reacțiile acid-bazice și reacțiile de oxidare-reducere sunt, de asemenea, convenționale. În practică, însă, stările de oxidare sunt atribuite cu o singură metodă convențională și, prin urmare, aceste două tipuri fundamentale de reacții chimice constituie o metodă bine cunoscută și importantă de clasificare univocă a reacțiilor chimice.
Teorii și definiții comune ale acidului-bază
După cum sa menționat, există diverse teorii cu privire la reacțiile acid-bazice (și definițiile conexe ale conceptelor de acid și bază ), care a evoluat de-a lungul timpului, pornind de la o abordare empirică și experimentală la cele mai recente definiții din ce în ce mai generale legate de model atomic la orbitali.
Printre cele mai frecvente sunt, în ordine cronologică:
Teoria lui Arrhenius
Această teorie a fost dezvoltată de Svante Arrhenius în 1884 pentru soluții apoase și, prin urmare, are cea mai mare aplicabilitate și utilitate în acest context.
Conform teoriei acid-bazice a lui Arrhenius,
- un acid este o substanță care eliberează ioni hidronă (H + ) în soluție apoasă
- o bază este o substanță care eliberează ioni hidroxid (OH - ) în soluție apoasă
Teoria lui Brønsted-Lowry
Această teorie, dezvoltată de Johannes Nicolaus Brønsted și Thomas Martin Lowry în 1923 , extinde definițiile acidului și bazei la acele substanțe al căror comportament în apă nu este posibil sau nu este practic de evaluat.
Conform teoriei acid-bazice Brønsted-Lowry,
- un acid este o substanță capabilă să doneze unul sau mai mulți ioni hidroni (H + ) către o bază
- o bază este o substanță capabilă să accepte unul sau mai mulți ioni hidronii (H + ) dintr-un acid
O reacție acid-bazică este, prin urmare, o reacție a unei specii chimice care transferă protoni către o altă specie capabilă să le accepte. În această reacție acidul se transformă în propria bază conjugată . Prin urmare, se introduce conceptul de complementaritate între acid și bază, dat fiind că acidul nu este astfel dacă nu în prezența unei contrapărți pentru a-și dona ionul H + , iar baza nu este astfel dacă nu în prezența unui omolog din care acceptă un ion H + . Prin urmare, o substanță nu este acidă sau bazică în termeni absoluți, ci relativă la reacția luată în considerare.
Teoria lui Lewis
Această teorie, dezvoltată de Gilbert Newton Lewis și în 1923 , este legată de modelul orbital atomic. Se extinde în continuare definițiile de acid și bază, reușind astfel să explice aciditatea substanțelor , cum ar fi ZnCl2, BF3, AIF3, BH 3 și bazicitatea substanțe , cum ar fi PCI3 sau Br2, care nu sunt explicabile cu Teoria lui Brønsted-Lowry.
Conform teoriei acid-bazice a lui Lewis,
- un acid este o substanță capabilă să accepte un dublet de electroni de la o altă specie chimică.
- o bază este o substanță capabilă să doneze un dublet de electroni unei alte specii chimice.
Similar teoriei Brønsted-Lowry, înlocuiește transferul ionului H + cu transferul invers al unui dublet de electroni.
Prin urmare, compuși precum clorura de aluminiu și boranul sunt, de asemenea, acizi, care au în structura lor un orbital gol capabil să găzduiască un dublet de electroni care provine dintr-o moleculă donatoare, baza și, prin urmare, se leagă de aceasta printr-o legătură dativă . Din contră, prin urmare, compuși precum triclorura de fosfor sau piridina sunt de asemenea baze, care au în structura lor un dublet de electron nepartajat care poate transfera acidul la o moleculă acceptor și apoi se leagă de acesta printr-o legătură dativă.
Acizii Lewis sunt, de asemenea, cunoscuți în chimia organică ca reactivi electrofili , în timp ce bazele Lewis sunt, de asemenea, cunoscuți ca reactivi nucleofili .
Relativitatea conceptelor de acid și bază
După cum s-a indicat mai sus, conform teoriei acid-bazice Brønsted-Lowry și Lewis, o anumită substanță chimică nu este definită ca acidă sau bazică în sens absolut, ci în raport cu substanța cu care transferă un ion H + sau un dublet electronică și, prin urmare, relativă la o reacție specifică.
Deci, chiar dacă o substanță are un comportament acid în unele reacții (și poate că cuvântul acid apare în numele său) poate avea un comportament diferit (chiar unul bazic) în altele. În schimb, o substanță care are un comportament bazic în unele reacții poate avea un comportament diferit (chiar și unul acid) la altele. Un exemplu mai presus de toate este cel referitor la reacția acid-bazică utilizată în chimia organică pentru a efectua nitrarea prin substituție aromatică electrofilă :
- H 2 SO 4 + HNO 3 → NO 2 + + HSO 4 - + H 2 O
unde acidul sulfuric H 2 SO 4 (acid mai puternic) protonează acidul azotic HNO 3 (acid mai puțin puternic care acționează ca bază) formând ionul nitronium NO 2 + , care este specia de nitrare, și apa H 2 O.
Notă
- ^ Acizi și baze , pe funsci.com . Adus la 7 februarie 2010 (arhivat din original la 20 octombrie 2010) .
Elemente conexe
Alte proiecte
-
Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere despre reacția acid-bazică
