Asosiy kontent

Brensted-Lourining kislota-asos nazariyasi

Brensted-Louri kislota va asoslarining taʼrifi, kuchli va kuchsiz asos va kislotalar, kislota-asos juftlarini aniqlash

Asosiy tushunchalar

Brensted-Louri kislotasi – oʻzidan proton ( $H^{+}$ ‍) ajratib chiqaradigan har qanday modda.
Brensted-Louri asosi – oʻziga proton qabul qiladigan har qanday modda. $H^{+}$ ‍ bilan bogʻlanish uchun unda bir juft elektron boʻlishi talab qilinadi.
Suv amfoter modda, yaʼni suv Brensted-Louri kislotasi ham, Brensted-Louri asosi ham boʻlishi mumkin.
Kuchli kislota va asoslar suvli eritmada toʻliq ionlanadi, kuchsiz kislota va asoslar esa qisman ionlanadi.
Brenstes-Louri kislotasining tutash asosi kislota proton ajratib chiqarganidan soʻng, hosil boʻladi. Brenstes-Louri asosining tutash kislotasi asos proton qabul qilganidan soʻng, hosil boʻladi.
Tutash kislota-asos juftlarida kislota va tutash asos, kislotada bitta $H^{+}$ ‍ ortiqchaligini hisobga olmasa, bir xil molekulyar formulaga ega boʻladi.

Kirish

Areinus kislotalari va asoslari mavzusida suvli eritmada

H^{+}

konsentratsiyasini oshiradigan har qanday modda kislota va

{OH}^{-}

konsentratsiyasini oshiradigan har qanday modda asos ekanini oʻrgangan edik. Arrenius nazariyasidagi muhim kamchiliklardan biri – bu nazariya orqali faqatgina suvli eritmalarni tasvirlay olamiz. Ushbu mavzuda kimyoviy reaksiyalarning kengroq doirasini qamrab olgan umumiyroq nazariya – Brensted-Louri nazariyasini oʻrganamiz.

Kislota va asoslar haqida Brensted-Louri nazariyasi

Brensted-Louri nazariyasi kislota va asoslarni kimyoviy moddalar orasidagi proton almashishga asoslanib tasvirlaydi. Har qanday proton ajratib chiqaruvchi modda Brensted-Louri kislotasi va har qanday proton qabul qiluvchi modda Brensted-Louri asosi hisoblanadi. Kimyoviy tuzilish tomonidan qarasak, modda Brensted-Louri kislotasi boʻlishi uchun tarkibida dissotsilanib

H^{+}

hosil qila oladigan vodorodga ega boʻlishi kerak. Proton qabul qilish uchun esa Brensted-Louri asosi proton bilan yangi bogʻ hosil qila oladigan kamida bitta erkin elektron juftga ega boʻlishi kerak.

Bresnted-Louri nazariyasiga koʻra kislotadan asosga proton koʻchib oʻtadigan har qanday reaksiya kislota-asos reaksiyasidir. Brensted-Louri nazariyasidan har qanday erituvchida boradigan kislota-asos reaksiyasida, shuningdek, gaz fazada boradigan reaksiyalarda ham foydalanishimiz mumkin. Misol uchun, ammiak (gaz)

{NH}_{3} (g)

va vodorod xlorid (gaz)

H Cl (g)

ning reaksiyasidan ammoniy xlorid (qattiq)

{NH}_{4} Cl (q)

hosil boʻlish reaksiyasini koʻrib chiqamiz:

${NH}_{3} (g) + H Cl (g) \to N H_{4} Cl (q)$ ‍

Ushbu reaksiyani quyida koʻrsatilganidek Lyuis nazariyasi asosida ham tasvirlash mumkin:

Ushbu reaksiyada

H Cl

oʻz protonini (koʻk rangda koʻrsatilgan)

{NH}_{3}

ga beryapti. Demak,

HCl

Brensted-Louri kislotasi sifatida qatnashyapti.

{NH}_{3}

esa protonni qabul qilishda foydalanadigan erkin elektron juftga ega, demak,

{NH}_{3}

Brensted-Louri asosi.

Eʼtibor berish kerak, yuqoridagi reaksiyada ikkala modda ham suvga

H^{+}

yoki

{OH}^{-}

ionlarini ajratmagani uchun Arrenius nazariyasiga koʻra bu reaksiya kislota-asos reaksiyasiga kirmaydi. Ammo reaksiyada suvli eritmada boradigan jarayonga juda oʻxshash

HCl

dan

{NH}_{3}

ga proton koʻchib oʻtib, ammoniy xlorid (

{NH}_{4} Cl

) hosil boʻlmoqda.

Ushbu nazariyalarni yanada yaxshiroq tushunish uchun yana bir nechta misollar koʻrib chiqamiz.

Brensted-Louri kislota va asoslarini aniqlash

Nitrat kislota va suv orasidagi reaksiyada nitrat kislota

({HNO}_{3})

protonini (koʻk rangda koʻrsatilgan) suvga beradi, yaʼni Brensted-Louri kislotasi sifatida reaksiyada qatnashadi.

$H {NO}_{3} (s . e .) + H_{2} O (s) \to H_{3} O^{+} (s . e .) + {NO}_{3}^{-} (s . e .)$ ‍

Suv esa proton qabul qilib,

H_{3} O^{+}

ni hosil qiladi va reaksiyada Brensted-Louri asosi sifatida qatnashadi. Ushbu reaksiyada muvozanat reaksiya mahsulotlari tomonga kuchli siljigan, shu tufayli reaksiya qaytmas reaksiyadek yoziladi.

Keling, endi ammiakning suv bilan reaksiyasiga eʼtiborimizni qaratamiz:

${NH}_{3} (s . e .) + H_{2} O (s) ⇌ N H_{4}^{+} (s . e .) + {OH}^{-} (s . e .)$ ‍

Ushbu reaksiyada suv oʻzining bitta protonini amiakka beryapti. Suv protonini yoʻqotib, gidroksid ionini

({OH}^{-})

hosil qilmoqda. Ushbu reaksiyada suv proton donor vazifasini bajardi, demak, bu reaksiyada suv Brensted-Louri kislotasi. Ammiak esa suvdan proton qabul qilib, ammoniy ionini

{NH}_{4}^{+}

hosil qilmoqda, shuning uchun bu reaksiyda ammiak Brensted-Louri asosi hisoblanadi.

Yuqoridagi ikki reaksiyada suv ham Brensted-Louri asosi (nitrat kislota bilan reaksiyada) ham Brensted-Louri kislotasi (ammiak bilan reaksiyada) boʻlganini koʻrdik. Protonlarni qabul qilish va ajratish xususiyati tufayli suvni amfoter yoki amfolit modda hisoblaymiz, yaʼni suv Brensted-Louri asosi ham kislotasi ham boʻla oladi.

Kuchli va kuchsiz kislotalar: dissotsilanishmi yoki dissotsilanmaslik?

Kuchli kislota – suvli eritmada ionlarga toʻliq ajraladigan modda. Kuchli kislotaga misol qilib nitrat kislotani olish mumkin. U suvli eritmada vodorod

H_{3} O^{+}

va nitrat

{NO}_{3}^{-}

ionlarini hosil qilib toʻliq dissotsilanadi. Reaksiya tugallangach, eritmada dissotsilanmagan nitrat kislota

{HNO}_{3}

molekulalari qolmaydi.

Aksincha, kuchsiz kislota suvli eritmada ionlarga toʻliq ajralmaydi. Kuchsiz kislotaga misol sifatida sirka tarkibidagi sirka kislotasini

{CH}_{3} COOH

keltirish mumkin. Sirka kislotasi suvda qisman dissotsilanib, vodorod va atsetat

{CH}_{3} {COO}^{-}

ionlarini hosil qiladi:

${CH}_{3} COOH (s . e .) + H_{2} O (s) ⇌ H_{3} O^{+} (s . e .) + {CH}_{3} {COO}^{-} (s . e .)$ ‍

Eʼtibor bering, ushbu reaksiyada ikkala tomonga qaragan strelkalar qoʻyilgan:

⇋

. Bu sirka kislotaning dissotsiyatsiyasi dinamik muvozanatda ekanini anglatadi, yaʼni eritmada koʻp miqdorda sirka kislotaning neytral molekulalari

{CH}_{3} COOH

va maʼlum miqdorda dissotsilangan ionlar:

H^{+}

{CH}_{3} {COO}^{-}

borligini bildiradi.

Chapda (a) : kuchli kislotaning suvli eritmasi, oʻngda (b) : kuchsiz kislotaning suvli eritmasi. Xlorid kislota suvda toʻliq dissotsilanadigan kuchli kislota. Ftorid kislota suvda qisman dissotsilanib, proton va ftorid ionlari hosil qiladigan kuchsiz kislota.

Asosiy savol: "Kuchli yoki kuchsiz kislotani qanday aniqlaymiz?" Bu juda yaxshi savol! Qisqacha javob shuki, faqat bir nechta kuchli kislotalar mavjud va qolgan barcha kislotalar kuchsiz kislota hisoblanadi. Asosiy kuchli kislotalar bilan tanishganimizdan soʻng, kimyoviy masalalarda kuchsiz kislotalarni ham, kuchli kislotalarni ham osongina aniqlashimiz mumkin.

Quyidagi jadvalda koʻp uchraydigan kuchli kislotalardan bir qanchasi keltirilgan.

Asosiy kuchli kislotalar

Nomi	Formulasi
Xlorid kislota	$HCl$ ‍
Bromid kislota	$HBr$ ‍
Yodid kislota	$HI$ ‍
Sulfat kislota	$H_{2} {SO}_{4}$ ‍
Nitrat kislota	${HNO}_{3}$ ‍
Perxlorat kislota	${HClO}_{4}$ ‍

Kuchli va kuchsiz asoslar

Suvli eritmada ionlarga toʻliq ajraladigan asoslar kuchli asoslar deyiladi. Kuchli asosga misol sifatida natriy gidroksid (

NaOH

) ni keltirish mumkin. Natriy gidroksidi suvda toʻliq dissotsilanib, natriy va gidroksid ionlarini hosil qiladi:

$NaOH (s . e) \to {Na}^{+} (s . e) + {OH}^{-} (s . e)$ ‍

Shuning uchun natiry gidroksid eritmasini tayyorlaganimizda eritmamizda faqatgina

{Na}^{+}

{OH}^{-}

ionlari boʻladi. Eritimada dissotsilanmagan

NaOH

boʻlmaydi.

Keling, endi ammiak (

{NH}_{3}

) ning suvdagi eritmasini koʻrib chiqamiz. Ammiak kuchsiz asos, shuning uchun u suvda qisman ionlanadi:

${NH}_{3} (s . e .) + H_{2} O (s) ⇌ {NH}_{4}^{+} (s . e .) + {OH}^{-} (s . e .)$ ‍

Bir qancha ammiak molekulalari suvdan proton qabul qilib, ammoniy va gidroksid ionlarini hosil qiladi. Dinamik muvozanat natijasida bir vaqtda qancha ammiak molekulasi suvdan proton olsa, shuncha ammoniy ionlari protonni suvga berib turadi. Eritmada asosan ionlanmagan ammiak (

{NH}_{3}

) boʻladi, chunki ammiak kam miqdordagi suvnigina deprotonlaydi (suvdan proton oladi).

Asosiy kuchli asoslarga birinchi va ikkinchi guruh gidroksidlari kiradi.

Hatto

{Ca(OH)}_{2}

ga oʻxshash erimaydigan moddalar ham kuchli asoslarga kiritilishi mumkin, chunki ular suvda kam miqdorda eriydi va ana shu erigan qismi toʻliq dissotsilanib

{OH}^{-}

ionlarini hosil qiladi.

Demak, modda kuchli asos boʻlishi uchun u toʻliq eruvchan boʻlishi shart emas! Moddaning kam qismi boʻlsada erisa va erigan qism toʻliq ionlarga ajralsa biz uni kuchli asoslar qatoriga qoʻsha olamiz.

Kuchsiz asoslarga asosan ammiak, trimetilamin, piridinga oʻxshash neytral azot saqlagan birikmalar kiradi.

1-misol: gidrofosfat ishtirokida kislota-asos reaksiyasini yozish

Gidrofosfat (

{HPO}_{4}^{2 -}

) suvli eritmada kuchsiz asos yoki kuchsiz kislota boʻlishi mumkin.

Suvli eritmada gidrofosfat kuchsiz asos boʻladigan reaksiya tenglamasi qanday boʻladi?

Gidrofosfat Brensted-Louri asosi boʻlishi kerak ekan, demak, suv Brensted-Louri kislotasi boʻladi. Yaʼni suv molekulasi gidroksid ionini hosil qilish uchun proton ajratib chiqaradi. Gidrofosfat protonni qabul qilishi natijasida

H_{2} {PO}_{4}^{-}

ioni hosil boʻladi:

${HPO}_{4}^{2 -} (s . e .) + H^{+} (s . e .) \to H_{2} {PO}_{4}^{-} (s . e .)$ ‍

Ushbu misolda gidrofosfat kuchsiz asos xossasini namoyon qilayotgani uchun muvozanat strelkalaridan foydalanishimiz kerak "

⇌

", bunda reaksiyaning qaytar ekanini koʻrsatgan boʻlamiz. Natijada kuchsiz asos xossasini namoyon qilgan gidrofosfatning suv bilan quyidagi reaksiya tenglamasi hosil boʻladi:

${HPO}_{4}^{2 -} (s . e .) + H_{2} O (s) ⇌ H_{2} {PO}_{4}^{-} (s . e .) + {OH}^{-} (s . e .)$ ‍

Gidrofosfatga oʻxshash moddalar qachon kislota va qachon asos xossasini namoyon qilishini qanday bilamiz? Turli reaksiyalar borish ehtimolligi boʻlsa, har bir reaksiyaning oʻziga xos muvozanat doimiysi ham boʻladi. Qaysi muvozanat afzalroq boʻlishi eritmaning pH i va boshqa turli omillarga bogʻliq boʻladi. Bu savol buferlar va titrantlar mavzularini oʻrganganimizda toʻliqroq koʻrib chiqiladi.

Nazorat savoli: suvli eritmada gidrofosfat kuchsiz kislota xossasini namoyon qilsa, reaksiya tenglamasi qanday boʻladi?

Gidrofosfat Brensted-Louri kislotasi boʻlishi kerak ekan, demak, suv Brensted-Louri asosi boʻladi. Yaʼni suv molekulasi gidroksoniy ionini hosil qilish uchun protonni qabul qiladi. Gidrofosfat proton yoʻqotishi natijasida fosfat (

{PO}_{4}^{3 -}

) ioni hosil boʻladi:

${HPO}_{4}^{2 -} (s . e .) \to {PO}_{4}^{3 -} (s . e .) + H^{+} (s . e .)$ ‍

Ushbu misolda gidrofosfat kuchsiz asos xossasini namoyon qilayotgani uchun muvozanat strelkalaridan foydalanishimiz kerak "

⇌

", bunda reaksiyaning qaytar ekanini koʻrsatgan boʻlamiz. Natijada kuchsiz asos xossasini namoyon qilgan gidrofosfatning suv bilan quyidagi reaksiya tenglamasi hosil boʻladi:

${HPO}_{4}^{2 -} (s . e .) + H_{2} O (s) ⇌ {PO}_{4}^{3 -} (s . e .) + H_{3} O^{+} (s . e .)$ ‍

Tutash kislota-asos juftlari

Endi biz Brensted-Louri kislotalari va asoslari haqida tushunchaga ega boʻlganimiz sababli ushbu mavzuda keltirilgan oxirgi tushunchani muhokama qilishimiz mumkin: tutash kislota-asos juftlar. Brensted-Lourining kislota-asos reaksiyasiga koʻra tutash kislota – asos proton qabul qilishidan hosil boʻladigan moddadir. Tutash asos esa aksincha, kislota proton ajratib chiqarishidan hosil boʻladigan modda. Tutash kislota-asos juftlarida kislota va tutash asos, kislotada bitta

H^{+}

ortiqchaligini hisobga olmasa, bir xil molekulyar formulaga ega boʻladi.

2-misol: kuchli kislotaning dissotsilanishi

Kuchli kislota (

HCl

) ning suv bilan taʼsirlashishini yana bir bor koʻrib chiqsak:

$HCl (s . e .) + H_{2} O (s) \to H_{3} O^{+} (s . e .) + {Cl}^{-} (s . e .)$ ‍

kislota asos kislota asos

Ushbu reaksiyada

HCl

proton ajratib chiqaryapti, demak,

HCl

reaksiyada Brensted-Louri kislotasi xossasini namoyon qilyapti.

HCl

proton ajratib chiqargach, eritmada

{Cl}^{-}

ioni hosil boʻladi: ana shu

{Cl}^{-}

ioni

HCl

ning tutash asosi hisoblanadi.

$1-tutash juftlik = HCl va {Cl}^{-}$ ‍

Suv Brensted-Louri asosi xossasini namoyon qilyapti va

HCl

dan proton olyapti. Suv proton olib

H_{3} O^{+}

ionini hosil qilyapti. Shuning uchun

H_{3} O^{+}

kationi

H_{2} O

ning tutash kislotasi.

$2-tutash juftlik = H_{2} O va H_{3} O^{+}$ ‍

Reaksiyalarimizda har bir tutash kislota-asos juftidan biri Brensted-Louri asosi va boshqasi Brensted-Louri kislotasi boʻlyapti: kislota va asos bitta protonga qarab farqlanyapti. Brensted-Louri kislotasi va asosi oʻrtasidagi reaksiyada ikkita tutash kislota-asos jufti boʻladi.

3-misol: kuchsiz asosning ionlanishi

Kuchsiz asos – ammiakning suvdagi reaksiyasini koʻrib chiqamiz:

${NH}_{3} (s . e .) + H_{2} O (s) ⇌ {NH}_{4}^{+} (s . e .) + {OH}^{-} (s . e .)$ ‍

asos kislota kislota asos

Ushbu reaksiyada ammiak suvdan proton oladi, yaʼni Brensted-Louri asosi xossasini namoyon qiladi. Ammiak suvdan protonni olib

{NH}_{4}^{+}

hosil qiladi. Shuning uchun

{NH}_{4}^{+}

ammiakning tutash kislotasi.

$1-tutash juftlik = {NH}_{3} va {NH}_{4}^{+}$ ‍

Suv ammiakka proton berib Brensted-Louri kislotasi xossasini namoyon qiladi. Suv ammiakka proton berib

{OH}^{-}

hosil qiladi. Shuning uchun

{OH}^{-}

suvning tutash asosi hisoblanadi.

$2-tutash juftlik = H_{2} O va {OH}^{-}$ ‍

Ammiak kuchsiz asos boʻlgani uchun ammoniy ioni protonni gidroksidga qaytarib suv va ammiakni qaytadan hosil qilishi mumkin. Shunday qilib, bu yerda dinamik muvozanat mavjud. Bu har doim kuchsiz kislota va asoslar qatnashgan reaksiyalar uchun oʻrinli boʻladi.

Xulosa

Brensted-Louri kislotasi - oʻzidan proton ( $H^{+}$ ‍) ajratib chiqaradigan har qanday modda.
Brensted-Louri asosi - oʻziga proton qabul qiladigan har qanday modda. $H^{+}$ ‍ bilan bogʻlanish uchun unda bir juft elektron boʻlishi talab qilinadi.
Suv amfoter modda, yaʼni suv Brensted-Louri kislotasi ham, Brensted-Louri asosi ham boʻlishi mumkin.
Kuchli kislota va asoslar suvli eritmada toʻliq ionlanadi, kuchsiz kislota va asoslar esa qisman ionlanadi.
Brenstes-Louri kislotasining tutash asosi kislota proton ajratib chiqarganidan soʻng, hosil boʻladi. Brenstes-Louri asosining tutash kislotasi asos proton qabul qilganidan soʻng, hosil boʻladi.
Tutash kislota-asos juftlarida kislota va tutash asos, kislotada bitta $H^{+}$ ‍ ortiqchaligini hisobga olmasa, bir xil molekulyar formulaga ega boʻladi.

Mavzuga oid manbalar

Ushbu mavzu quyidagi mavzular bilan uzviy bogʻlangan:

"Kislotalar/Asos asoslari" UC Davis ChemWiki dan, CC BY-NC-SA 3.0
“Tutash Kislota-Asos juftlari” UC Davis ChemWiki dan, CC BY-NC-SA 3.0
"Arrenius nazariyasi" Boundless Learning dan, CC BY-SA 4.0

Maqola CC BY-NC-SA 4.0 litsenziyasi asosida litsenziyalangan.

Qoʻshimcha maʼlumotlar

Zumdahl, S.S., and S. A. Zumdahl S.A. "Atomic Structure and Periodicity." In Chemistry, 290-294. 6th ed. Boston, MA: Houghton Mifflin Company, 2003.

Kotz, J. C., P. m. Treichel, J. R. Townsend, and D. A. Treichel. "The Brønsted-Lowry Concept of Acids and Bases." In Chemistry and Chemical Reactivity, Instructorʼs Edition, 586-588. 9th ed. Stamford, CT: Cengage Learning, 2015.

1-mashgʻulot: kislota-asos reaksiyalarini aniqlash

Bresnted-Louri nazariyasiga koʻra quyidagilarining qay biri kislota-asos reaksiyasi?

LiOH (s . e .) + HBr (s . e .) \to H_{2} O (s) + LiBr (s . e .)

reaksiyasida

HBr

proton ajratib chiqaradi, demak, u Brensted-Louri kislotasi.

LiOH

esa proton qabul qiladi, demak, u Brensted-Louri asosi.

2 {NH}_{3} ⇌ {NH}_{4}^{+} + {NH}_{2}^{-}

reaksiyada bir molekula

{NH}_{3}

boshqa

{NH}_{3}

molekulasiga proton beryapti. Demak,

{NH}_{3}

ning bir molekulasi Brensted-Louri kislotasi boʻlsa, boshqasi esa Brensted-Louri asosi boʻlyapti. Ushbu reaksiya avtoionlanishga misol boʻla oladi.

2-mashgʻulot: tutash kislota-asos juftini aniqlang

Kuchsiz ftorid kislota (

HF

) suvda quyidagicha dissotsilanadi:

$HF (s . e .) + H_{2} O (s) ⇌ H_{3} O^{+} (s . e .) + F^{-} (s . e .)$ ‍

Ushbu reaksiyada $HF$ ‍ ning tutash asosi nima?

Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?

Kirish

Saralash:

Hozircha izohlar yoʻq.

Ingliz tilini tushunasizmi? Khan Academyʼning inglizcha saytida boʻlayotgan muhokamalarni koʻrish uchun shu yerga bosing.

Kimyo

Course: Kimyo > Unit 13

Asosiy tushunchalar

Kirish

Kislota va asoslar haqida Brensted-Louri nazariyasi

Brensted-Louri kislota va asoslarini aniqlash

Kuchli va kuchsiz kislotalar: dissotsilanishmi yoki dissotsilanmaslik?

Asosiy kuchli kislotalar

Kuchli va kuchsiz asoslar

1-misol: gidrofosfat ishtirokida kislota-asos reaksiyasini yozish

Tutash kislota-asos juftlari

2-misol: kuchli kislotaning dissotsilanishi

3-misol: kuchsiz asosning ionlanishi

Xulosa

1-mashgʻulot: kislota-asos reaksiyalarini aniqlash

2-mashgʻulot: tutash kislota-asos juftini aniqlang

Muhokamaga qoʻshilmoqchimisiz?