Teorija

Protolītu teorijas pamatjēdzieni
 
Savienojumu skābo un bāzisko īpašību izskaidrošanai ir radītas vairākas teorijas. Visbiežāk izmanto klasisko teoriju (S. Arreniuss, 1878. g.) un protolītu teoriju (J.Brensteds un T. Lauri, 1923. g.).
Arrhenius2.png
S.Arreniuss
 
Saskaņā ar klasisko teoriju, skābes ir vielas, kas ūdens šķīdumos atšķeļ ūdeņraža jonus H+, savukārt bāzes ir vielas, kas ūdens šķīdumos atšķeļ hidroksīdjonus OH.
Šī teorija ir piemērojama tikai tādām vielām, kuru molekulās vai kristālrežģī ir šie joni. Taču eksistē daudzas vielas, kas ir ar skābju vai bāzu īpašībām, bet nesatur augstākminētos jonus, piemēram, amonjaks ir samērā stipra bāze, bet hidroksīdjonu tā sastāvā nav.
 
 Protolītu teorijas pamatā ir divas definīcijas:
Skābes ir vielas, kas disociācijas procesā atšķeļ protonus. Tās sauc arī par protonu donoriem.
  
Bāzes ir vielas, kas disociācijas procesā protonus pievieno. Tās sauc arī par protonu akceptoriem.
Šīs teorijas pamatā ir priekšstats, ka H+ ir protons, ap kuru nav neviena elektrona un kura izmēri ir daudz reižu mazāki nekā citām molekulām un joniem. Tāpēc, tiklīdz tas ir atšķēlies no skābes, tas tūlīt ienirst citas molekulas vai jona elektronu apvalkā. Šī iemesla dēļ, apskatot protona atšķelšanos, ir jābūt skaidrībai par to, kam šis protons pievienojas:
 
HCl(aq)H+(aq)+Cl(aq)    Pēc S.Arreniusa
HCl(aq)+H2O(aq)H3O(aq)++Cl(aq)   Pēc J. Brensteda – T.Lauri
 
 
Skābes var būt arī joni: NH4(aq)++H2O(aq)NH3(aq)+H3O(aq)+
Ūdens šķīdumā skābe dod protonu bāzei H2O un veidojas hidroksonija jons H3O+.
Protons stipri piesaistās pie ūdens molekulas un rodas trīsstūra piramīdas formas hidroksonija jons.
 
Skābes var būt vienprotona (HCl), divprotonu (H2SO4) un trīsprotonu ( H3PO4), utt.
Reakcijas, kurās notiek protona pārnese, sauc par protona pārneses reakcijām vai protonēšanas reakcijām.
  
Bāzes var būt vienprotonu (Cl), divprotonu (CO32), trīsprotonu (PO43), u.t.t.
 
Saskaņā ar protolītu teoriju, katrai skābei atbilst sava bāze un katrai bāzei atbilst sava skābe. Šādus vielu pārus sauc par protolītiskajiem pāriem. Katrs tāds pāris satur skābi un saistīto vai konjugēto bāzi, kurus katru atsevišķi sauc par protolītiem. Atņemot skābei protonu, iegūst konjugēto bāzi, bet, bāzei protonu pievienojot, iegūst konjugēto skābi. Protolītisko pāru piemēri: HClunCl;NH4+unNH3;H2SO4unHSO4u.c.
 
Svarīgi!
Stiprai skābei atbilst vāja konjugētā bāze un stiprai bāzei atbilst vāja konjugētā skābe.
 
Ūdens autojonizācija
Ūdenim piemīt gan skābes, gan bāzes īpašības. Tātad var realizēties process, kuru sauc par autojonizāciju:
H2O(aq)+H2O(aq)H3O(aq)++OH(aq)bāze1skābe1skābe2bāze2 
 
Šis process notiek ļoti mazā mērā. Istabas temperatūrā tikai apmēram divas molekulas no 108 molekulām ir jonizētā formā. Vienkāršības dēļ H3O+ vietā protonu apzīmēsim ar H+, tad ūdens autojonizācijas līdzsvaru pieraksta sekojoši:
 
H2O(aq)H+(aq)+OH(aq)
 
Varam uzrakstīt līdzsvara konstantes izteiksmi: KH2O=H+OH
 
KH2O sauc par ūdens jonu reizinājumu. Ir noteikts, ka 25°CKH2O=H+OH = 1,01014
 
Atsauce:
A.Rauhvargers "Vispārīgā ķīmija" Zinātne, 1996. 167 -172lpp
https://moodle.rtu.lv/public/course/view.php?id=38809