نظرية بروتوليتيك من الأحماض وقواعد برونستد لوري

نظرية بروتولتيك الأحماض والقواعد على وشك علامتين في وقت واحد: الفيزياء والكيمياء. مع مساعدتها، وصفت خصائص وطبيعة جميع القواعد والأحماض. وينقسم العلماء إلى فئتين من المواد التي تتفاعل مع بعضها البعض.

مشكلة النظرية

نظرية بروتولتيك من الأحماض والقواعد يساعد على حل مشكلة هامة: للتنبؤ ما هي المنتجات التي تشكلت نتيجة لتفاعلهم وكيف سيبدأ هذا التفاعل. وللقيام بذلك، يطبق الخبراء سمات كمية ونوعية للحمض والقاعدة.

في هذه الحالة، هناك العديد من النظريات التي تفسر بشكل مختلف ما هي الأحماض والقواعد. وبطرق مختلفة، يقيمون خصائصهم الأخرى. في التحليل النهائي، فإنه يعتمد على ما ستكون نتيجة رد فعل.

النظم الكيميائية المفاهيمية

نظرية بروتولتيك الأحماض والقواعد هي شعبية للغاية عندما يحتاج المرء لمعرفة كيف تتفاعل في الطبيعة. ويستخدم على نطاق واسع في الممارسة الصناعية والمجال العلمي. المعرفة النظرية لعواقب التفاعل بين القواعد والأحماض تحدد تشكيل النظم المفاهيمية للكيمياء، وتؤثر على جميع أنواع المفاهيم النظرية في جميع التخصصات الكيميائية تقريبا.

تطور المعرفة حول تفاعلات الأحماض والقواعد

نظرية بروتولتيك الأحماض والقواعد هي واحدة من جوهر في الكيمياء. وضعت المفاهيم الرئيسية لأول مرة من قبل العلماء في القرن ال 17. وفي الوقت نفسه، محتواها بعد ذلك تغير عدة مرات ونقحت.

يعتقد الكيميائي الإنجليزي في القرن السابع عشر روبرت بويل أن الأحماض هي الجثث التي لها ذرات حادة، والقواعد هي مسامها. لذلك، في رأيه، يتم تقليل رد فعل تحييد كله إلى حقيقة أن نتوءات حمض توغلت في مسام القواعد.

ولأول مرة اقترحت نظرية الأحماض والقواعد الصيدلية الفرنسية نيكولا ليمري. في عام 1675 نشر "دورة الكيمياء"، حيث شرح الخصائص الكيميائية والفيزيائية للمواد على أساس شكلها وهيكلها. يتصور ليمري أن الأحماض لها أشواك حادة، بسبب عدم الراحة التي تظهر على الجلد. قام بتعميد القواعد مع القلويات، على افتراض أن هيكلها هو مسامية. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل أملاح محايدة.

بالفعل في القرن الثامن عشر، عالم الطبيعة الفرنسي أنطون لافوازييه آخر يرتبط خصائص الأحماض إلى وجود ذرات الأكسجين في تكوينها. وقد تبين فشله من قبل الكيميائي الانجليزي همفري ديفي ونظيره الفرنسي جوزيف لويس غاي لوساك، الذي حدد عددا من الأحماض التي لم تحتوي على الأكسجين على الإطلاق. ومن بينها الهيدروجين المهلجنة أو سيانيد الهيدروجين. في هذه الحالة، تم العثور على عدد كبير من المركبات التي تحتوي على الأكسجين والتي لم تمتلك خصائص الأحماض.

التمثيل المعاصر

تغير مفهوم نظرية الاحماض والأحماض بشكل كبير في القرن التاسع عشر. بدأ الكيميائيون النظر في الأحماض فقط تلك المواد التي هي قادرة على التفاعل مع المعادن وإطلاق الهيدروجين. تم التوصل إلى هذه الاستنتاجات من قبل العالم الألماني جوستوس فون ليبيغ في عام 1839. هو الذي يعتبر واحدا من مؤسسي الكيمياء والكيمياء العضوية.

وبالتوازي معه، صاغ عالم المعادن السويدي ينس جاكوب بيرزيليوس فكرة أنه من الضروري الإشارة إلى الأكاسيد السلبية من اللافلزات إلى الأحماض، في حين أن الأكاسيد ذات الشحنة الموجبة هي قواعد. وقد ساعد ذلك على تفسير الخصائص الأساسية للأحماض والقواعد. وهذا هو السبب في أن الحموضة والأساسية للسويديين تعتبر الملكية الوظيفية للمركبات. كان هو الذي حاول للمرة الأولى في العالم التنبؤ بالقوة النهائية للمواد التي ننظر فيها.

وقد صيغت الأحكام الرئيسية لنظرية الاحماء من الأحماض والقواعد بعد نشر عمل كيميائي سويدي آخر، سفانتي أوغست أرهينيوس. في عام 1887، لخص نظرية تفكك الكهرباء. بعد ذلك كان هناك فرصة حقيقية لوصف خصائص الأحماض والقواعد على أساس منتجات تأين الشوارد. وبفضل مساهمة الكيميائي الروسي الألماني فيلهلم فريدريش أوستوالد، وضعت النظرية لضعف الشوارد.

في القرن العشرين، برر العلماء الأمريكيون كادي وفرانكلين وكروس نظرية الأنظمة الحسية. بدأ تطبيقه على أحكام أرونيوس و أوستوالد، وإلى جميع المذيبات الأخرى التي يمكن أن تكون مرتبطة الذاتي.

في الوقت الحاضر، نظرية البروتولتيك من الأحماض هي الأكثر صياغة تماما من قبل دان جوهانس نيكولاوس برونستد والأمريكي جيلبرت نيوتن لويس، الذي تناول أيضا الفيزياء النووية والديناميكا الحرارية.

نظرية ليبيغ

وفقا لنظرية الهيدروجين ليبيغ، والحامض هو مادة قادرة على التفاعل مع المعادن، ونتيجة لذلك يتم تشكيل الهيدروجين. في هذه الحالة، لم مفهوم "الأساس" ليبيغ لا يدخل على الإطلاق.

يتم تشكيل الهيدروجين والملح نتيجة للتفاعل. عند التفاعل مع الأحماض القوية، ويتجلى التفاعل من قبل المعادن. اليوم، يتم استخدام النظرية فقط للتنبؤ التفاعل بين المواد التي تحتوي على الهيدروجين مع المعادن في المذيبات.

نظرية أرينيوس-أوستوالد

فهم ما هي نظرية بروتولتيك الأحماض وقواعد أرينيوس-أوستوالد هو، نلاحظ أن جميع المواد التي تشكل كاتيونات الهيدروجين في محلول مائي تعتبر الأحماض في ذلك. في هذه الحالة، فقط المواد التي يتم الحصول على معدن أو الأمونيوم الموجبة في محلول مائي تعتبر القواعد.

نتيجة للتفاعل، يتم تشكيل الماء والملح. ويلاحظ الاعتماد عندما تتفاعل الأحماض القوية مع قواعد قوية. على أساس هذه النظرية، كان من الممكن إثبات تقسيم الشوارد، وكذلك تحديد مؤشر الهيدروجين، الذي تم توسيعه إلى وسائل الإعلام القلوية، وقدم. كما أنها تستخدم في التحلل من الأملاح والقواعد التي تحتوي على الأملاح. ومع ذلك، أقل في كثير من الأحيان. النقطة هي أن هذا يتطلب حسابات مرهقة. في حين أن نظرية البروتون هو أبسط من ذلك بكثير.

نظرية برونستد لوري

نظرية بروتوليثيك من الأحماض وقواعد برونستد - لوري ظهرت لأول مرة في عام 1923. برونستد و لوري صياغته بشكل مستقل عن بعضها البعض. وقد جمع العلماء مفاهيم الأحماض والقواعد في كلية واحدة.

وفقا لأفكارهم، والأحماض هي الجزيئات أو الأيونات التي تؤدي دور المانحين البروتون في رد الفعل. وفي الوقت نفسه، فإن القواعد هي فقط تلك الجزيئات أو الأيونات القادرة على ربط البروتونات. في هذه النظرية، وقد تم تحديد الأحماض والقواعد بروتوليتس. ما هو الجوهر؟

نظرية بروتولتيك من الأحماض والقواعد في الكيمياء يقلل من نقل بروتون من حمض إلى القاعدة. وفي هذا الوقت، والحامض، بعد أن فقدت البروتون، نفسها يتحول إلى قاعدة. ويمكنها بالفعل إضافة بروتون جديد لنفسها. القاعدة في هذا الوقت يصبح حمض، وتشكيل الجسيمات بروتوناتد.

لذلك، في أي تفاعل للمواد ندرس، اثنين من أزواج من القواعد والأحماض هي المعنية. برونستد يدعو لهم مترافق. هذه هي الأحكام الرئيسية التي تسمح لنا بصياغة نظرية بروتولتيك من الأحماض والقواعد. ردود الفعل بروتوليتيك في هذه الحالة المضي قدما بطريقتين، لأن أي مادة، اعتمادا على الظروف، يمكن أن يكون الحمض والقاعدة.

وفي وقت لاحق، طور برونستيد نظرية الحفز الحمضي القاعدي، وعمل لوري على النشاط البصري للمركبات العضوية.

نظرية سولفوسيستمز

ظهرت نظرية الأنظمة الحسية خلال تطوير الأفكار التي طرحها أرينيوس وأوستوالد. في معظم الأحيان يتم استخدامه في ردود الفعل مع المذيبات البروتون. قدمه ثلاثة أمريكيين - كادي، فرانكلين وكروس.

ووفقا لهذه الفرضية، فإن الأساس هو المذيب الأيوني. لديها القدرة على التفكك في الأيونات الفردية في غياب المذيب. في هذه الحالة، الموجبة و أنيون. الأول هو أيون الليثيوم، والثاني هو أيون الليثيوم. المذيب البروتون المستخدم في التفاعل قادر على نقل بروتون من أي جزيء سائل محايد إلى آخر. ونتيجة لذلك، يتم تشكيل كمية متساوية من الأنيونات والكاتيونات.

نتاج هذا التفاعل هو المذيبات والملح.

وتستخدم هذه النظرية للتنبؤ ردود الفعل بين الأحماض والقواعد في أي المذيبات. ومن الممكن أيضا للسيطرة على هذه العمليات مع المذيب. وتصف النظرية بالتفصيل خصائص المواد التي لا تحتوي على الأوكسجين والهيدروجين.

نظرية لويس

وقد وضعت نظرية لويس في عام 1923. واستندت إلى التمثيلات الإلكترونية المتاحة في ذلك الوقت في العلوم. وبمساعدتهم، كان من الممكن توسيع تعريف القاعدة والأحماض إلى أقصى حد ممكن.

في الكيمياء هناك مفهوم "حمض لويس". وهو أيون أو جزيء يحتوي على مدارات إلكترون حرة، يمكن أن تحصل عليها الأزواج الإلكترونية. ومن الأمثلة الحية على ذلك البروتونات - أيونات الهيدروجين، وكذلك أيونات بعض المعادن، وبعض الأملاح والمواد.

إذا لم يكن هناك الهيدروجين في حمض لويس، ويسمى أبروتيك.

نظرية أوسانوفيتش

وقد وضعت معظم نظرية الأحماض والقواعد في عام 1939 من قبل الكيميائي السوفياتي ميخائيل أوسانوفيتش.

لأنه يقوم على فكرة أن أي تفاعل بين الحمض والقاعدة سوف يؤدي إلى رد فعل الملح. وهكذا، يعرف الحامض بأنه جسيم ينقش الكاتيونات من نفسه، بما في ذلك البروتونات، ويضيف أيضا الأنيونات، وفي المقام الأول، الإلكترونات إليها.

في الوقت نفسه، القاعدة هي الجسيمات التي لديها القدرة على إرفاق بروتون أو أي الموجبة الأخرى لنفسها. ولكن يمكن أن تعطي أيضا الإلكترون أو أنيون. والفرق الأساسي بين نظرية لويس هو أن أساس تعريفات "القاعدة" و "الحامض" ليست بنية قشرتها الإلكترونية، بل هي علامة تهمة الجسيمات.

ومع ذلك، في نظرية أوسانوفيتش هناك أوجه قصور. أهمها - عدد كبير من التعميمات والصياغة غامض من المفاهيم الأساسية. وبالإضافة إلى ذلك، فإن هذه النظرية لا تسمح التنبؤات الكمية من عواقب التفاعل بين الأحماض والقواعد.