Các lý thuyết về axit và bazơ được dựa trên khái niệm được đưa ra bởi Antoine Lavoisier năm 1776, người đã giới hạn kiến thức của axit mạnh, bao gồm nitric và sulfuric. Lavoisier tuyên bố rằng tính axit của một chất phụ thuộc vào lượng oxy nó chứa, vì ông không biết thành phần thực tế của hydro halogenua và các axit mạnh khác.
Lý thuyết này đã được coi là định nghĩa thực sự của axit trong vài thập kỷ, ngay cả khi các nhà khoa học như Berzelius và von Liebig thực hiện sửa đổi và đề xuất các tầm nhìn khác, nhưng phải đến khi Arrhenius mới hiểu rõ hơn về cách axit và bazơ hoạt động.
Thomas Martin Lowry, một trong những nhà lý thuyết axit và bazơ
Sau Arrhenius, các nhà vật lý Brönsted và Lowry đã độc lập phát triển lý thuyết của riêng họ, cho đến khi Lewis đề xuất một phiên bản cải tiến và chính xác hơn của nó.
Tập hợp lý thuyết này được sử dụng cho đến ngày nay và được cho là những lý thuyết đã giúp hình thành nhiệt động lực học hóa học hiện đại.
Thuyết Arrhenius
Lý thuyết Arrhenius là định nghĩa hiện đại đầu tiên về axit và bazơ, và nó được đề xuất bởi nhà vật lý cùng tên vào năm 1884. Nó nói rằng một chất được xác định là axit khi nó tạo thành các ion hydro bằng cách hòa tan trong nước.
Tức là, axit làm tăng nồng độ của ion H + trong dung dịch nước. Điều này có thể được chứng minh bằng một ví dụ về sự phân ly của axit clohydric (HCl) trong nước:
HCl (aq) → H + (aq) + Cl - (aq)
Theo Arrhenius, bazơ là những chất giải phóng ion hydroxit khi chúng phân ly trong nước; nghĩa là, nó làm tăng nồng độ của ion OH - trong dung dịch nước. Một ví dụ về bazơ Arrhenius là sự hòa tan của natri hydroxit trong nước:
NaOH (aq) → Na + (aq) + OH - (aq)
Lý thuyết cũng nói rằng, do đó, không có ion H + , thay vào đó, danh pháp này được sử dụng để biểu thị ion hydronium (H 3 O + ) và nó được gọi là ion hydro.
Các khái niệm về độ kiềm và tính axit chỉ được giải thích là nồng độ của các ion hydroxit và hydro tương ứng, còn các loại axit và bazơ khác (phiên bản yếu của chúng) không được giải thích.
Lý thuyết Brönsted và Lowry
Johannes Nicolaus Bronsted
Lý thuyết này được phát triển độc lập bởi hai nhà hóa lý vào năm 1923, lý thuyết đầu tiên ở Đan Mạch và lý thuyết thứ hai ở Anh. Cả hai đều có cùng quan điểm: lý thuyết của Arrhenius bị hạn chế (vì nó hoàn toàn phụ thuộc vào sự tồn tại của dung dịch nước) và không định nghĩa chính xác axit và bazơ là gì.
Vì lý do này, các nhà hóa học đã nghiên cứu về ion hydro và đưa ra tuyên bố của họ: axit là chất giải phóng hoặc tặng proton, trong khi bazơ là chất chấp nhận những proton đó.
Họ đã sử dụng một ví dụ để chứng minh lý thuyết của họ, liên quan đến phản ứng cân bằng. Ông khẳng định rằng mỗi axit đều có bazơ liên hợp và mỗi bazơ cũng có axit liên hợp, như thế này:
HA + B ↔ A - + HB +
Ví dụ như trong phản ứng:
CH 3 COOH + H 2 O ↔ CH 3 COO - + H 3 O +
Trong phản ứng trước, axit axetic (CH 3 COOH) là một axit vì nó cho một proton với nước (H 2 O), do đó trở thành bazơ liên hợp của nó, ion axetat (CH 3 COO - ). Ngược lại, nước là một bazơ vì nó nhận một proton từ axit axetic và trở thành axit liên hợp của nó, ion hydronium (H 3 O + ).
Phản ứng ngược lại này cũng là một phản ứng axit-bazơ, vì axit liên hợp trở thành axit và bazơ liên hợp trở thành bazơ, thông qua việc cho và nhận proton theo cùng một cách.
Ưu điểm của lý thuyết này so với Arrhenius là nó không cần một axit để phân ly thành axit và bazơ.
Lý thuyết Lewis
Nhà hóa lý Gilbert Lewis bắt đầu nghiên cứu một định nghĩa mới về axit và bazơ vào năm 1923, cùng năm mà Brönsted và Lowry đưa ra lý thuyết của riêng họ về những chất này.
Đề xuất này, được công bố vào năm 1938, có ưu điểm là yêu cầu về hydro (hoặc proton) đã được loại bỏ khỏi định nghĩa.
Bản thân ông đã nói, liên quan đến lý thuyết của những người tiền nhiệm của mình, rằng "việc hạn chế định nghĩa axit đối với các chất chứa hydro cũng giống như việc hạn chế các chất oxy hóa đối với những chất có chứa oxy."
Nói một cách tổng thể, lý thuyết này định nghĩa bazơ là những chất có thể cho một cặp electron và axit là những chất có thể nhận cặp này.
Chính xác hơn, nó phát biểu rằng một bazơ Lewis là một bazơ có một cặp electron, không liên kết với hạt nhân của nó và có thể được cho, và rằng axit Lewis là một axit có thể nhận một cặp electron tự do. Tuy nhiên, định nghĩa về axit Lewis còn lỏng lẻo và phụ thuộc vào các đặc điểm khác.
Một ví dụ là phản ứng giữa trimethylborane (Me 3 B) - hoạt động như một axit Lewis vì nó có khả năng nhận một cặp electron - và amoniac (NH 3 ), có thể cho cặp electron tự do của nó.
Tôi 3 B +: NH 3 → Tôi 3 B: NH 3
Một ưu điểm lớn của lý thuyết Lewis là cách mà nó bổ sung cho mô hình của các phản ứng oxi hóa khử: lý thuyết cho rằng các axit phản ứng với bazơ để chia sẻ một cặp electron, mà không làm thay đổi số oxi hóa của bất kỳ phản ứng nào của chúng. các nguyên tử.
Một ưu điểm khác của lý thuyết này là nó cho phép chúng ta giải thích hoạt động của các phân tử như bo trifluoride (BF 3 ) và silicon tetrafluoride (SiF 4 ), không có sự hiện diện của ion H + hoặc OH - , theo yêu cầu của các lý thuyết trước đây.
Người giới thiệu
- Britannica, E. d. (sf). Bách khoa toàn thư Britannica. Lấy từ britannica.com
- Brønsted - Lý thuyết bazơ - axit thấp. (sf). Wikipedia. Lấy từ en.wikipedia.org
- Clark, J. (2002). Các lý thuyết về axit và bazơ. Lấy từ chemguide.co.uk