химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

е классификации к кислотам или основаниям нужно относить не только молекулы, но и ионы.

Вода является очень сильным протофильным растворителем, поэтому многие так называемые сильные кислоты полностью или почти полностью передают свои протоны воде. Те же кислоты, но растворенные в менее протофильном растворителе, образуют равновесные системы, в которых кислота диссоциирована лишь частично. Подобные растворители, например уксусная кислота, позволяют сопоставить относительную силу кислот, полностью диссоциирующих в воде. Получается следующая последовательность:

НС104 > НВг > H2S04 > НС1 > HN03

В уксусной кислоте все кислоты приведенного ряда оказываются слабыми и наиболее слабой — азотная кислота. Эта же последо* вательность сохраняется при сопоставлении силы кислот, определенной потенциометрически, или по каталитической активности. Хотя степень диссоциации перечисленных кислот в уксусной кислоте и невелика, получающиеся сольватированные ионы водорода

СН3СООН2 обладают исключительно большой активностью. Уксусная кислота, будучи сама протогенной, очень активно стремится

отдать присоединенный к ней протон, поэтому ион СН3СООН2 реагирует как исключительно сильная кислота. Высокую кислотность подобных ионов можно установить с помощью водородного электрода, а также по их каталитической активности. Растворы, содержащие ионы типа СН3СООН2, называются сверхкислотнымщ

Таким образом, одна и та же кислота, в зависимости от свойств растворителя, может быть и сильной, и слабой. Это справедливо и для растворов оснований. Чем больше протогенность растворителя, тем сильнее основание в растворе. Реакции, при которых происходит переход протонов, называются протолитическими.

Теория кислот и оснований Бренстеда, однако, не распространяется на многие разнообразные соединения, не способные ни отщеплять, ни присоединять протонов, но обладающие явно выраженными признаками кислот и оснований.

Создано несколько теорий, позволяющих подойти более широко к понятиям «кислота» и «основание». Ниже будут рассмотрены электронная теория кислот Льюиса и апротонная теория М. И. Уса-новича.

Основное положение теории Льюиса заключается в том, что кислотно-основные процессы не могут сводиться только к передаче протона. По Льюису, кислота — это вещество, способное использовать свободную паруэлектронов посторонней молекулы для образования устойчивой электронной оболочки, а основание — это вещество, обладающее свободной парой электронов, которая может быть использована для образования устойчивой электронной конфигурации с посторонним атомом. Таким образом, всякое равновесие, удовлетворяющее этому признаку, следует рассматривать как кислотно-основное. Например, при взаимодействии S03 и Н20 вода является основанием, так как имеет свободную пару электронов, а серный ангидрид, который может взаимодействовать с водой, используя эту пару электронов, является кислотой:

4* н **

:0: н

•*

:о : S »

1 ч— • 0: s : 0:

•• ••

:0: н :0: н

* * 0:Н н Г и "1

•* •Ф *•

0: S : 0: + : 0: : 0 : S : 0 :н + Н:0 :

*• •» •»

• • 0:Н Н :0: н _

•Ф

Образующаяся серная кислота может диссоциировать так, как

показано, а также с образованием двух ионов Н30+ и аниона S0if\ Подобное же соединение с обобщением пары электронов может образоваться и затем диссоциировать на ионы и без участия водорода. Например, при взаимодействии хлорокиси селена Se0Cl2, которая является в данном случае основанием, и серного ангидрида

S03, который является кислотой:

:0: „l0:

:0:S +:Cl:Se:Cl: ^ : О: S : Cl: S*e: Cl: TZ±

:0: :0: :0: :0:

. 2 2 :

: О : S : Cl:

" : О : "

г " " -\+

Se:Cl:

»• I

_:0: J

С точки зрения Льюиса, диссоциация образующегося продукта на ионы не является обязательным признаком кислотноосновного взаимодействия. Например, треххлористый бор (кислота) и аммиак (основание) при взаимодействии образуют продукт, не распадающийся на ионы:

: Cl: и : С1: В +: N : и ^ : Cl: Н

^ : Cl: и С1: В : N : Н

А* #»

:С1:Н

Следует, однако, отметить, что теория Льюиса не всегда подтверждается опытными данными. Так, диссоциация хлористого водорода в воде, по Льюису, должна протекать по схеме

К,8Г +

Н:0: и J

: С1:Н:0: •»

Н

Н Н г Н

:С! :Н + :0:

Н

Но согласно квантовой механике водород не может иметь во внешней оболочке четыре электрона.

Кольтгоф предложил изменить терминологию и объединить теории Бренстеда и Льюиса, сохранив бренстедовское определение кислоты как вещества, состоящего из протона (или нескольких протонов) и основания.

Вещества, которые по Льюису считаются кислотными, КолЪт-гоф рассматривает как акцепторы пары электронов. Такими акцепторами являются, например, Н+, ВС13, S03 и т. д. Они были названы протокислотами. Двойное протолитическое равновесие по Бренстеду

НС1+Н20 ЧГ± н3о+ + сг

Кольтгоф предлагает рассматривать как переход протона от слабого основания (С1~) к более сильному (Н20) без образования промежуточного соединения. Таким образом, бренстедовские кислоты оказываются продуктами нейтрализации оснований протонами.

Льюис установил, что относительная сила протокислот, в отличие от протонных кислот, зависит не только от растворителя, но и от основания, взятого для сравнения, т. е. участвующего в реакциях с рядом кислот.

Теория Льюиса (1938—1939) основана на предположении, что сущность химического взаимодействия состоит в образовании электронных октетов вокруг атомов; но эта теория не универсальна, так как известно большое число случаев, когда образование соединения не связано с образованием устойчивой октетной конфигурации электронов. Следует подчеркнуть, что всякая классификация, основанная на том или ином механизме образования соединений, неизбежно претерпевает изменения по мере развития представлений о строении атома и природе химической связи.

М. И. Усанович исходит из положения, что кислотно-основным является каждый процесс, приводящий к образованию солн, а так как в образовании солей могут принимать участие не только вещества, содержащие водород, то, следовательно, возможны и апротонные кислоты. Кислотами (по М. И. Усановичу) являются вещества, способные отдавать катионы или присоединять анионы (а также электроны); основания— это соответственно вещества, способные присоединять катионы или отдавать анионы. Например, в реакции

Na20 + Si02 2Na++SiOf~

Na20 является основанием, так как отдает анион О2-, a SiO^ — кислотой, так как присоединяет этот анион. Рассмотрим реакции

N(CH3)3 + HI ^± N(CHahH+ + r

N(CH3)2H + СНаГ ^± N(CH3)3H+ + r

По М. И. Усановичу, и HI, и CH3I являются кислотами, так как оба соединения отдают катион, который присоединяется к соответствующему основанию [гЧ(СНз)з или N(CH3)2H], давая в обоих случаях одни и те же продукты: кислоту N(CH3)3N+ и основание I".

Таким образом, определения основания, данные Усановичем и Бренстедом, совпадают. По Бренстеду, основание есть соединение, способное присоедин

страница 121
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
ландшафтный дизайн курсы для любителей
входной билет в дом ученых
электровелосипеды краснодар
низконапорные вентилятор 3200 паскалей 2800 куб метр купить

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(08.12.2016)