Lịch sử phát triển thuyết axit–bazơ potx

– Thuyết axit - bazơ của Arêniuyts còn gọi là thuyết axit - bazơ cổ điển Nhờ thuyết Arêniuyts, nhiều tính chất axit – bazơ trở nên đơn giản, rõ ràng và lần đầu tiên đã tìm được những qu

Lịch sử phát triển thuyết

axit–bazơ

- Thuyết oxi về axit của Lavoadiê (A Lavoisier 1743 - 1794)

Trước một số lớn các chất tạo thành do sự cháy trong oxi và

chúng có tính axit trong dung dịch, Lavoadiê cho rằng oxi là

nguyên tố mang tính chất axit Theo ông thì :

Axit = oxi + gốc axit

Dần dần, người ta thấy nhiều dữ kiện thực nghiệm không phù hợp với lí thuyết của ông Tại sao hiđro cháy trong oxi không tạo ra axit mà lại tạo ra nước ? Tại sao khi đốt kim loại trong oxi lại tạo ra bazơ ?

- Thuyết hiđro về axit

Tuy nhiên, tất cả các axit đã biết thời đó đều chứa nguyên tố

hiđro và người ta lại trở về với ý nghĩ cho rằng có một nguyên tố

đặc biệt mang tính axit và nguyên tố đó là hiđro

– Thuyết axit - bazơ của Arêniuyts (còn gọi là thuyết axit -

bazơ cổ điển)

Nhờ thuyết Arêniuyts, nhiều tính chất axit – bazơ trở nên đơn giản, rõ ràng và lần đầu tiên đã tìm được những quan hệ định lượng như xác định được lực axit – bazơ vừa nêu trên, biết được

vì sao nhiệt trung hoà axit mạnh bằng bazơ mạnh gần như một

hằng số (vì phản ứng trung hoà thực chất là phản ứng kết hợp của ion H+ và OH-)

Các vấn đề khác như sự thuỷ phân của muối, dung dịch đệm, sự điện li của nước, lí thuyết về pH của các dung dịch v.v… cũng được giải quyết một cách thoả đáng

- Thuyết axit-bazơ của Bronsted và Lowry:

- Axit là chất có khả năng phân li cho H + khi hòa tan vào nước

- Bazơ là chất có khả năng phân li cho OH- khi hòa tan vào nước

Vào thời ñiểm đó, đây là một bước tiến quan trọng trong việc định lượng axit – bazơ Nhưng thuyết này bị giới hạn ở chỗ chỉ giải thích được tính axit-bazơ của các hidro axit và các hidroxit; không nói lên được vai trò của dung môi

- Axit là chất có khả năng cho proton H +

- Bazơ là chất có khả năng nhận proton H +

Thuyết axit – bazơ của Bronsted và Lowry đã bao hàm thuyết axit-bazơ của Arrhenius, và mở rộng ra cho các dung môi khác nước cũng như cho các phản ứng xảy ra ở trạng thái khí

Ví dụ 1.1: NH3 + HCl → NH4Cl

Trong phản ứng này NH3 là chất nhận H+, HCl là chất cho H+ và

do đó NH3

là bazơ, HCl là axit

axít + bazơ ↔ bazơ liên hợp + axít liên hợp

Bazơ liên hợp là phân tử hoặc ion còn lại sau khi axit đã nhường

đi một proton, và axit liên hợp là chất được tạo khi bazơ đã nhận proton Phản ứng có thể xảy ra theo chiều thuận hoặc nghịch; trong từng trường hợp axit nhường một proton cho bazơ

Nước là một chất lưỡng tính có thể phản ứng như một axit hoặc bazơ Trong phản ứng giữa axit axetic, CH3CO2H, và nước,

H2O, nước phản ứng như là một bazơ

CH3CO2H + H2O ↔ CH3CO2- + H3O+

Ion axetat , CH3CO2-, là bazơ liên hợp của axit axetic và ion

H3O+ là axit liên hợp của bazơ và nước

Nước cũng có thể phản ứng như một axít, ví dụ như khi phản ứng với amoniac Phương trình cho phản ứng này là:

H2O + NH3 ↔ OH- + NH4+

Trong đó H2O nhường một proton cho NH3 Ion hiđrôxit là bazơ liên hợp của nước có tính chất như một axít

Một axit mạnh, như axit clohiđric, phân ly hoàn toàn Một axit, như axit axetic, có thể chỉ phân ly một phần; hằng số phân ly

axit, pKa, là giá trị để đo độ mạnh của axit

Một số lượng lớn các hợp chất có thể phân loại theo thuyết Brønsted–Lowry : các axit vô cơ và các dẫn xuất như các sulfonat, phosphonat, v.v., các axit cacboxylic, amin, axit carbon, 1,3-diketone như acetylacetone, ethyl acetoacetate hoặc axit Meldrum và rất nhiều các chất khác nữa

- Thuyết axit-bazơ của Lewis:

Một thuyết tổng quát hơn nữa về axit – bazơ được G.N.Lewis đưa ra Theo thuyết Lewis:

- Axit là chất có khả năng nhận thêm một hay nhiều cặp electron của chất khác để hình thành liên kết cộng hóa trị mới

- Bazơ là chất có khả năng nhường một hay nhiều cặp electron chưa liên kết cho chất khác để tạo thành liên kết cộng hóa trị mới

Do đó, một axit Lewis phải có ít nhất một obitan hóa trị trống để nhận cặp electron, còn một bazơ Lewis phải có ít nhất một ñôi electron chưa liên kết Từ đây ta thấy định nghĩa axit – bazơ của Lewis bao hàm định nghĩa của Bronsted và Lowry

Ví dụ 1.2: H+ + NH3 → [H3N :→H]+

Trong phản ứng này NH3 là một bazơ vì là chất cho đôi electron, H+ là axit vì là chất nhận một đôi elcetron

Giá trị của thuyết Lewis về axit-bazơ là ở chỗ giải thích được các phản ứng axit – bazơ theo quan điểm của Bronsted và Lowry, hơn thế nữa còn giải thích được một số phản ứng axit – bazơ mà thuyết Bronsted và Lowry không giải thích được

Ví dụ 1.3: Phản ứng giữa Trifluorua bor và amoniac:

BF3 + NH3 → F3B-NH3

BF3 là phân tử thiếu electron, xung quanh nguyên tử Bo chỉ mới

có 6 electron, khi phản ứng với NH3, nguyên tử Bo sẽ đạt được

cơ cấu 8 electron BF3 là một chất có ái lực mạnh với các chất cho electron và do ñó là một axit Lewis mạnh