Основной недостаток теории С. Аррениуса, на основе которой были даны приведенные определения кислот, оснований и солей, состоит в том, что эти определения подходили только для водных растворов. Некоторые свойства кислот и оснований теория С. Аррениуса не могла объяснить, поэтому в 1923 г. И. Н. Бренстед заложил основы новой теории, по которой кислоты и основания характеризуются вне зависимости от растворителя. По этой теории к кислотам относят вещества, отщепляющие протон р, т. е. доноры протона. К. основаниям относят вещества, присоединяющие протон, т. е. акцепторы протона. Кислотами и основаниями могут быть в данном случае электронейтральные молекулы и ионы с различными зарядами:

Кислоты Основания СН3СООН .± р+СНзСОО' NH4.±p+NH3 Н2Сб3 HCOJ HSO4 *tp+SOl~ н3о+ +±р+НгО

н2о.±р+он-

Все кислоты и основания в классическом понимании включаются в этот круг и по теории И. Н. Бренстеда. Но этот круг расширяется протонной теорией. Например, кислотой будет ион NH^ в воде, если он отдаст протон, а основанием HSO3, если он примет протон:

HSOJ+^HjSO,

Существенное преимущество новой теории состоит в том, что в ней нет внутренних противоречий. Понятие «кислота» и «основание» не закреплялись за конкретными веществами. Одно и то же вещество может быть как кислотой, так и основанием в зависимости от условий.

Теория Бренстеда хорошо объясняет подтверждаемый экспериментом, факт широкой распространенности амфотерных свойств. В частности, получение таких соединений, как перхлорат нитрония [НгЖ)зз+ ClOi", при образовании которого азотная кислота выполняет функцию оснований и входит в состав катиона. Но теория Бренстеда не может объяснить наличие кислотных и основных свойств у соединений, не содержащих водорода (СО2, SO2, СаО, ВаО).

§14. АМФОТЕРНОСТЬ

Под амфотерностью понимают способность соединений проявлять в зависимости от условий кислотные н основные свойства.

По теории Бренстеда, амфотерные свойства имеют вещества, которые в реакциях, протекающих в растворах, присоединяют

или отдают протоны. Самое распространенное амфотерное соединение—вода, так как она может как присоединять, так и терять протон:

н2о+р ?± н3о+

Н20-р?± ОгГ

По теории Аррениуса амфотерные соединения реагируют как с кислотами, так и с основаниями. Это объясняется их способностью одинаково легко диссоциировать по типу кислоты и по типу основания:

Zn(OH)2 Zn2 + + 20Н " H2ZnC>2?± 2H++ZnOj

Амфотерные свойства проявляют прежде всего гидроксиды металлов, которые имеют промежуточную электроотрицательность. Она характерна для гидроксидов цинка, алюминия, хрома (III), мышьяка (III), сурьмы (III). По классическим представлениям взаимодействие гидроксида цинка с кислотой и основанием можно выразить уравнениями:

Zn (ОН)2+2НС1=ZnCl2+2Н20

H2ZnOz+2NaOH= Na2Zn02 +2Н20 цинка г натрия

Цинкат-ионы в водном растворе практически не существуют, а поэтому по теории Бренстеда эти уравнения имеют следующий вид:

[Zn(H20)2](OH)2 + 2H30+ *± [Zn(H20)4]2+ +2Н20 [Zn(H20)2](OH)2+20H- [Zn(OH)4]2- +2Н20

Анионы, содержащие цинк, можно представить двояко: ZnOf~ или [Zn(OH).*]2~. Эти формулы различаются только числом сольватирующих молекул воды. Установить это число в растворе вообще невозможно. Из исследований веществ в твердом состоянии вытекает, что структуру анионов правильнее отражают формулы, которые учитывают максимальную гидратацию, т. е. следует писать [Zn(OH)4.]2~\ а не ЪлО\~, т. е. уравнения, по Бренстеду, более точно описывают реакцию.

Понятие кислотности, амфотерности и основности распространяют и на сульфиды металлов. К кислотным сульфидам относят те, которые растворяются в основных растворах с образованием тиоаниона. Основные сульфиды растворяются в кислотах с образованием ионов металла. Амфотерные сульфиды проявляют оба эти- свойства в зависимости от среды, в которой протекает реакция. Например, в водном растворе амфотерные свойства проявляет сульфид сурьмы (III), что можно представить уравнениями:

Copyright © 2007-2012 Zomber.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Решить химию