Bronstet và Lauri đã đƣa ra thuyết axit – bazơ tổng quát hơn với định nghĩa axit, bazơ chỉ liên quan tới proton: Axit là chất có khả năng
cho proton, bazơ là chất có khả năng nhận proton. Vì vậy, thuyết axit – bazơ của Bronstet và Lauri còn đƣợc gọi là thuyết proton.
Thí dụ, trong nƣớc, CH COOH là axit vì nó nhƣờng proton cho nƣớc, 3 còn phân tử H O là bazơ vì nó nhận proton để trở thành 2 H O3 +:
3
CH COOH + H O 2 CH COO + 3 - H O3 + (a)
Trong phản ứng của amoniac với nƣớc, NH là bazơ vì nó nhận 3 proton của H O còn 2 H O là axit vì nó nhƣờng proton cho 2 NH 3
H O + 2 NH3 +4 4
NH + OH (b) -
Xét phản ứng (a): Theo chiều thuận, axit CH COOH nhƣờng 3 proton để trở thànhCH COO , bazơ 3 - H O nhận proton và trở thành 2
3
+
H O . Theo chiều nghịch CH COO nhận proton từ để trở thành 3 -
3
CH COOH ,còn H O3 + thì nhƣờng proton cho CH COO để trở thành 3 -
2
H O . Theo định nghĩa của Bronstet CH COO là bazơ và 3 - 3
+ H O là axit.Ngƣời ta gọi cặp CH COOH3 - CH COO và cặp 3 - H O3 +- H O là 2 những cặp axit – bazơ liên hợp.
Xét phản ứng (b): Theo chiều thuận, bazơ NH nhận proton để trở 3 thành +
4
NH , còn axit H O nhƣờng proton để trở thành 2 OH . Theo chiều - nghịch, +
4
NH nhƣờng proton cho OH để trở thành- H O , còn 2 OH nhận - proton từ +
4
NH để trở thànhH O . Theo định nghĩa của Bronstet 2 + 4
NH là
axit và OH là bazơ . Ngƣời ta gọi cặp - + 4
NH - NH và cặp 3 H O - 2 OH là - những cặp axit – bazơ liên hợp.Nếu kí hiệu cặp thứ nhất là A1- B1, cặp thứ hai là A2- B2, thì hai phản ứng axit – bazơ trên đều đƣợc viết nhƣ sau:
A1 + B2 B1 + A2
Axit 1 Bazơ2 Bazơ1 Axit 2
Đây là phƣơng trình tổng quát của phản ứng axit – bazơ theo Bronstet.Ở phản ứng này có sự chuyển proton từ axit 1 cho bazơ 2 và từ
axit 2 cho bazơ 1.Nhƣ vậy sự chuyển proton là bản chất của phản ứng axit – bazơ theo Bronstet.
Các phản ứng axit – bazơ khác cũng xảy ra sự chuyển proton theo phƣơng trình tổng quát nêu trên:
xit 1 + Bzơ 2 Bazơ 1 + Axit 2 HCN + H O 2 CN- + + 3 H O (c) + 4 NH + 2- 3 CO NH3 + - 3 HCO (d) - 2 4 H PO + H O 2 2- 4 HPO + + 3 H O (e)
Nhƣ vậy tất cả các phản ứng axit – bazơ đều bao gồm hai cặp axit – bazơ liên hợp nằm trong một cân bằng. Một axit không thể hình thành bazơ liên hợp của nó nếu không có một bazơ khác . Ngƣợc lại, một bazơ cũng không thể hình thành axit liên hợp với nó nếu không có một axit khác. Thực chất là ở bất kì phản ứng axit – bazơ nào cũng đều xảy ra sự cạnh tranh giữa hai bazơ để chiếm proton.
3. pH của dd.
Nghiên cứu kn tham gia pƣhh của nƣớc ta thấy, nƣớc là dung môi có knăng pƣ vừa nhƣ một axit, vừa nhƣ một bazơ( khi pƣ với bazơ hoặc axit khác). Vậy có thể có: H2O + H2O OH- + H3O+ KC KC = + - 3 2 [H O ][OH ] [H O] .
Vì nƣớc rất yếu nên có thể coi [H2O] xem nhƣ không đổi và trong môi trƣờng nƣớc, nó =1.
KC . [H2O] = KW = [H3O+ ]. [OH-] . Thực nghiệm tính đƣợc: KW = 10-14 [H3O+ ]. [OH-] = 10-14 là không đổi trong các dd có dung môi nƣớc. Tuy nhiên, các giá trị [H3O+ ] và [OH-] là nhỏ bé, nhiều khi gây bất tiện cho tính toán nên nhà hoá sinh học Xôrenxen đã đƣa ra khái niệm pH để biểu thị về độ axit, bazơ : pH = -lg[H3O+ ] hoặc pOH= - lg[OH-]
Vậy: pOH = -lg W + 3 K
5. Cân bằng ion trong dd axit yếu, bazơ yếu, muối. a. Trong dd axit yếu
+ Axit yếu có <1. Ta xét một axit yếu đơn proton HA trong nƣớc HA + H2O H3O+ + A- (5.6) Ka ( hằng số phân li axit) Ka = + - [H ][A ] [HA] ; pKa = -lg Ka VD. (t191)
+ Axit đa proton VD.(t193)
b. Trong dd bazơ yếu
B + H2O BH+ + OH- (5.7) Kb
Kb =
+ -
[BH ][OH ]
[B] .Trong đó, Kb là hằng số phân li bazơ và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. VD.(t 194) c.Quan hệ giữa Ka và Kb BH+ + H2O H3O+ + B (5.8) Ka = + 3 + [B][H O ]
[BH ] . Sau đó nhân với Kb ở (5.7), ta đƣợc Ka . Kb = KW
d. Trong dd muối.(t197, 198) 5.6. Cân bằng tan
Các pƣ kết tủa hay gặp trong công nghiệp, y học vảtong đời sống hàng ngày. Có thể lấy VD: Nhiều hoá chất công nghiệp nhƣ Na2CO3 đƣợc đc từ các pƣ kết tủa. Men răng có thành phần chủ yếu là [Ca5(PO4)3OH] bị phá huỷ trong môi trƣờng axit đã ẫn đến sâu răng. BaSO4 là chất rắn ít tan đƣợc dùng làm chất cản quang đối với tia X trong chẩn đoán bệnh đƣờng tiêu hoá. Những thạch nhũ trong các hang động là hợp chất CaCO3 đƣợc tạo ra từ những pƣ kết tủa tự nhiên hàng ngàn năm…Để đánh giá độ tan
của những hợp chất khó tan, không thể không vận dụng những quy luật của cbhh 1. Tích số tan Xét: AgClr + aq Ag + - aq Cl K
Vì AgCl là chất điện li mạnh nên mọiphân tử AgCl đã tan thì phân li hoàn toàn thành ion Ag+ và Cl- => K=
+[Cl ][Ag ] [Cl ][Ag ]
[AgCl]
Vì [AgCl] đối với AgCl rắn nguyên chất là một hằng số nên bt K đƣợc viết lại: K.[AgCl] = T = [Ag+
].[ Cl- ]
Đại lƣợng T là một hằng số ở nhiệt độ không đổi và đƣợc gọi là tích số
tan
Tích số tan là: (t 207)
Chú ý: Tích số tan không phải là tích số ion Q ở một thời điểm bất kì VD: QAgCl = [Ag+]0 . [Cl- ]0 biểu thị nồng độ ban đầu
DD chứa chất ít tan sẽ là: + DD chƣa bão hoà khi Q < T + DD bão hoà khi Q = T
+ DD quá bão hoà khi Q > T, và có sự kết tủa chất khó tan từ dd => đk để có sự kết tủa chất khó tan là: Q > T
2. Độ tan
Giá trị T cho biết độ tan của hợp chất ion. T càng nhỏ, hợp chất càng ít tan vào nƣớc
Khái niệm: Độ tan là nồng độ của ion chất tan trong cân bằng ion của một dd bão hoà chất ít tan.( mol/l hoặc g/l)