Βάση Bronsted-Lowry

Η υπόθεση Bronsted-Lowry είναι πράγματι μια θεωρία αντίδρασης οξέος-βάσης, που προτάθηκε για πρώτη φορά το 1923 από τους Δανούς χημικούς Johannes Nicolaus Bronsted και Thomas Martin Lowry. Σύμφωνα με την υπόθεση, το οξύ και η βάση αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, με το οξύ να σχηματίζει τη συζυγή του βάση και επίσης τη βάση να σχηματίζει το συζευγμένο οξύ μέσω ανταλλαγής πρωτονίων.

Η υπόθεση Bronsted-Lowry είναι μια πιο προηγμένη παραλλαγή της οξεοβασικής θεωρίας Arrhenius. Το οξύ αυξάνει τη συγκέντρωση των ιόντων υδρογόνου σε ένα υδατικό διάλυμα, ενώ η βάση αυξάνει το ποσοστό των ιόντων ΟΗ-, σύμφωνα με την υπόθεση Arrhenius. Η θεωρία Arrhenius έχει έναν περιορισμό στο ότι ανιχνεύει μόνο την αλληλεπίδραση ενός οξέος και μιας βάσης κατά τη διάρκεια μιας υδατικής φάσης.

Θεωρία Bronsted-Lowry

Σχετικά με την υπόθεση Σύμφωνα με τη μέθοδο Bronsted Lowry, ένα συστατικό δρα μόνο ως οξύ παρουσία μιας τέτοιας βάσης, αλλά δρα μόνο ως βάση απουσία οξέος. Επιπλέον, από τη στιγμή που μια όξινη ουσία χάσει ένα πρωτόνιο, δημιουργεί ένα όξινο διάλυμα γνωστό και ως βάση συζυγούς οξέος, και όταν μια βασική ουσία αποκτά ένα πρωτόνιο, παράγει το οξύ που είναι γνωστό ως συζευγμένο οξύ βάσης. Ως αποτέλεσμα, η αντίδραση με μια όξινη χημική ουσία όπως το υδροχλωρικό οξύ και μια βασική ουσία όπως η αμμωνία μπορεί να συνοψιστεί καλύτερα:

HCl +NH3⇌NH4++Cl–

Το ιόν αμμωνίου (NH+4) είναι πράγματι το όξινο αντίστοιχο της βασικής αμμωνίας, ενώ το ιόν χλωρίου (Cl-) είναι πράγματι το βασικό αντίστοιχο του υδροχλωρικού οξέος στον παραπάνω τύπο.

Η υπόθεση Bronsted–Lowry διευρύνει περαιτέρω τον ορισμό των οξέων και των βάσεων ώστε να περιλαμβάνει επίσης όχι μόνο ουδέτερα μόρια (όπως υδροξείδια αλκαλιμετάλλων και νιτρικό, θειικό και οξικό οξύ), αλλά και άτομα και μόρια με αντίθετα ηλεκτρικά φορτία (ονομάζονται κατιόντα και ανιόντα). Τα οξέα περιλαμβάνουν ιόντα υδροξειδίου, ιόντα αμμωνίου και διάφορα κατιόντα κορεσμένων μετάλλων. Οι βάσεις περιλαμβάνουν ιόντα φωσφόρου, οξικού, θειούχου, ανθρακικού και αλογόνου.

Βάσεις Bronsted-Lowry 

Αυτά πρέπει να έχουν την ικανότητα να δέχονται ιόντα Η+ στο πλαίσιό τους.

Όταν το θειικό οξύ και το νιτρικό οξύ συνδυάζονται, το θειικό οξύ μεταφέρει ένα πρωτόνιο σε ένα από τα οξυγόνα του νιτρικού οξέος. Είναι το αρχικό βήμα στη δημιουργία του ιόντος νιτρονίου, NO2+.

Το θειικό οξύ δρα ως οξύ Bronsted-Lowry ακριβώς σε αυτήν την αντίδραση, ενώ το νιτρικό οξύ δρα ως βάση Bronsted-Lowry.

H2SO4 + HNO3 → [H2NO3]+ + HSO4–

[H2NO3]+  →H2O + NO2+

Αδύναμες και δυνατές βάσεις

Μια ισχυρή βάση θα ιονιζόταν σε ένα υδατικό μέσο. Το υδροξείδιο του νατρίου, ή NaOH, είναι σημάδι καλής βάσης. Υδροξείδιο του νατρίου πλήρως διαλυμένο στο νερό, αποδίδοντας ιόντα νατρίου και υδροξειδίου:

NaOH(aq)→Na + (aq)+OH − (aq)

Σαν αποτέλεσμα, όταν σχηματίζουμε διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου με νερό, παίρνουμε μόνο ιόντα Na και OH στο τέλος. Δεν αναμένουμε καν κανένα NaOH να είναι αδιάσπαστο.

Δοκιμάστε να δείτε την αμμωνία τώρα. Επειδή η αμμωνία είναι πράγματι μια αδύναμη βάση, θα ιονιστεί εν μέρει στο νερό:

NH3 (aq) + H2O(l) ⇌ NH4 + (aq) +OH − (aq)

Τα ιόντα αμμωνίου και τα ιόντα υδροξειδίου σχηματίζονται όταν ορισμένα μόρια αμμωνίας απορροφούν ένα πρωτόνιο στο νερό. Τα μόρια αμμωνίας ανταλλάσσουν συνεχώς πρωτόνια με νερό, ενώ τα ιόντα αμμωνίου δίνουν συνεχώς πρωτόνια ξανά στο υδροξείδιο, με αποτέλεσμα μια δυναμική ισορροπία. Δεδομένου ότι η αμμωνία απλώς θα αποπρωτονίσει τα νερά σε ελάχιστη ποσότητα, το κύριο είδος υπό διάλυση είναι η μη ιονισμένη αμμωνία.

Βασικά σημεία

• Ένα οξύ Bronsted-Lowry είναι ένας τύπος χημικής ουσίας που μπορεί να δώσει ένα πρωτόνιο ή ένα κατιόν υδρογονάνθρακα.

• Η βάση Bronsted-Lowry είναι ένας τύπος χημικής ουσίας που μπορεί να λάβει ένα πρωτόνιο. Με πολλά άλλα λόγια, ήταν ένα είδος με ένα μόνο ζεύγος ηλεκτρονίων που μπορεί να προσκολληθεί στο H+.

• Μετά τη δωρεά ενός πρωτονίου, ένα οξύ Bronsted-Lowry δημιουργεί τη συζυγή του βάση. Όταν μια βάση Brønsted-Lowry λαμβάνει ένα πρωτόνιο, δημιουργεί το συζυγές οξύ. Ο χημικός τύπος του συζυγούς ζεύγους οξέος-βάσης είναι πανομοιότυπος με αυτόν του αρχικού ζεύγους οξέος-βάσης, με την εξαίρεση ότι το οξύ έχει ένα περισσότερο Η+ από τη συζυγή βάση.

• Οι ενώσεις που ιονίζονται στο νερό είναι γνωστές ως ισχυρά οξέα και βάσεις. Τα ασθενή οξέα και βάσεις συνήθως διαλύονται εν μέρει.

• Το Aqua είναι αμφοτερικό, σύμφωνα με αυτήν την υπόθεση, και μπορεί να λειτουργεί τόσο ως οξύ Bronsted-Lowry όσο και ως βάση Brønsted-Lowry.

Συμπέρασμα

Το 1923, οι Δανοί χημικοί Johannes Nicolaus Bronsted &Thomas Martin Lowry επινόησαν την έννοια Bronsted-Lowry, η οποία είναι μια έννοια αντιδράσεων οξέος-βάσης. Όπως επίσης, σύμφωνα με τη θεωρία, το οξύ και η βάση αντιδρούν με ανταλλαγή πρωτονίων, με το οξύ να δημιουργεί τη συζευγμένη βάση του καθώς και τη βάση να παράγει το συζευγμένο του οξύ.

Οι βάσεις Bronsted Lowry πρέπει να μπορούν να προσλαμβάνουν ιόντα Η+ στη δομή τους.

Μόλις το θειικό οξύ και το νιτρικό οξύ συγχωνευθούν, το θειικό οξύ δίνει ένα πρωτόνιο σε ένα από τα οξυγόνα του νιτρικού οξέος. Το NO2+ είναι το πρώτο στάδιο στο σχηματισμό του ιόντος νιτρονίου. Καθ' όλη τη διάρκεια αυτής της αντίδρασης, το θειικό οξύ λειτουργεί σαν ένα οξύ Bronsted-Lowry, ενώ το νιτρικό οξύ λειτουργεί σαν μια βάση Bronsted-Lowry.