Reacció àcid-base
Àcids i bases |
---|
Afinitat protònica · Ionització de l'aigua Constant d'acidesa · Constant de dissociació Dissolució amortidora · Extracció àcid-base Funció d'acidesa · pH · Reacció àcid-base Reacció de neutralització · Valoració àcid-base |
Tipus d'àcids |
Arrhenius · Brønsted · Lewis · Mineral Orgànic · Fort · Superàcid · Feble |
Tipus de bases |
Arrhenius · Brønsted · Lewis · Orgànica Forta · Superbase · No nucleofílica · Feble |
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/9/97/Baking_soda_and_vinegar.jpg/220px-Baking_soda_and_vinegar.jpg)
Una reacció àcid-base és un tipus de procés químic caracteritzat per l'intercanvi de cations hidrogen, H+, entre dues espècies neutres, com ara les molècules d'aigua, H₂O i l'àcid acètic, CH₃CH₂OH, o entre dues espècies carregades elèctricament com ara el catió amoni, NH₄+ i l'anió hidròxid, OH¯. També inclou reaccions anàlogues entre molècules o ions que tenen propietats àcides o bàsiques però sense intercanvi de cations hidrogen i amb formació d'enllaços, com la reacció entre l'amoníac, NH₃, i el trifluorur de bor, BF₃.[1]
La seva importància es fa evident en l'anàlisi de reaccions àcid-base per a espècies gasoses o líquides, o quan el caràcter àcid o bàsic pot ser una mica menys evident. El primer d'aquests conceptes va ser proporcionat pel químic francès Antoine Lavoisier, cap a l'any 1776.[2]
És important pensar en els models de reacció àcid-base com a teories que es complementen mútuament.[3] Per exemple, el model actual de Lewis té la definició més àmplia de què són un àcid i una base, amb la teoria de Brønsted-Lowry sent un subconjunt dels àcids i bases, i la teoria d'Arrhenius sent la més restrictiva.
Definicions de la reacció àcid-base
Desenvolupament històric
El concepte de reacció àcid-base va ser proposat per primera vegada el 1754 per Guillaume-François Rouelle, qui va introduir la paraula «base» en la química per referir-se a una substància que reacciona amb un àcid per donar forma sòlida a aquest (com a sal). Les bases són sobretot de gust amarg.[4]
Definició d'Arrhenius
El químic suec Svante August Arrhenius en la seva teoria de la dissociació electrolítica del 1887[5] definí els àcids i les bases com:
- Els àcids són substàncies que en dissolució aquosa es dissocien donant protons, cations hidrogen, H+. Per exemple:
- Les bases són substàncies que en dissolució aquosa es dissocien donant anions hidroxil, OH¯. Per exemple:
A partir d'aquestes definicions una reacció entre un àcid, AH, i una base, BOH, s'ha de donar en dissolució aquosa. Ambdós es dissocien i els cations H+ i els anions OH¯ reaccionen per donar aigua i, mentre que la resta d'ions donen una sal dissociada segons la següent equació :
Així, per exemple, l'àcid clorhídric, HCl(aq) (clorur d'hidrogen en dissolució aquosa), reacciona amb una dissolució aquosa d'hidròxid de sodi, NaOH, per a produir clorur de sodi, NaCl, i aigua, segons l'equació química:
Les definicions d'Arrhenius d'acidesa i alcalinitat estan restringides a solucions aquoses i es refereixen a les concentracions d'ions del solvent. Sota aquesta definició l'àcid sulfúric i l'àcid clorhídric dissols en toluè no són àcides.
Definició de Brønsted–Lowry
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/a0/Hydrochloric_acid_ammonia.jpg/220px-Hydrochloric_acid_ammonia.jpg)
El químic danès Johannes Nicolaus Brønsted i l'anglès Thomas Martin Lowry, el 1923, publicaren de forma independent, una teoria sobre el comportament dels àcids i de les bases que superava la vigent, en aquells anys, teoria àcid-base d'Arrhenius, car podia aplicar-se a qualsevol tipus de dissolvent mentre que la d'Arrhenius només podia emprar-se per dissolucions aquoses.[6][7] Segons aquesta nova teoria:
- Un àcid és una substància que pot cedir protons, H+.
- Una base és una substància que pot acceptar protons, H+.
Ara una reacció àcid-base ve descrita per l'equació entre un àcid AH i una base B per un simple pas d'un hidrogen de l'àcid a la base:
Així dos gasos poden reaccionar sense estar en dissolució aquosa. Per exemple, el clorur d'hidrogen, HCl, reacciona amb l'amoníac, NH₃, per a produir anions clorur, Cl¯, i cations amoni, NH₄+, que formen el clorur d'amoni, NH₄Cl, sòlid que queda formant un fum, segons l'equació química:
Definició de Lewis
El químic nord-americà Gilbert Newton Lewis proposà l'any 1923[8] una teoria més general d'àcid i bases, que desenvolupà l'any 1938, i en la qual són definits així:
- Un àcid és tota substància, molecular o iònica, que pot acceptar una parella d'electrons.
- Una base és tota substància que pot cedir una parella d'electrons.
En una reacció àcid-base emprant àcids i bases de Lewis es produeix la cessió parcial, mitjançant enllaç covalent datiu, d'una parella d'electrons d'un àtom a un altre àtom. Per exemple el diòxid de carboni, CO₂, és un gas que té propietats àcides, mentre que l'òxid de calci, CaO, les té bàsiques. En reaccionar formen carbonat de calci, CaCO₃, el qual prové de la cessió d'una parella d'electrons de l'oxigen del CaO (base) al carboni del CO₂ (àcid):
Referències
- ↑ «Acid-base reaction». Encyclopædia Britannica. [Consulta: 1r maig 2013].
- ↑ Miessler & Tarr 1991, p. 166 – Table of discoveries attributes Antoine Lavoisier as the first to posit a scientific theory in relation to oxyacids.
- ↑ Paik, Seoung-Hey «Understanding the Relationship Among Arrhenius, Brønsted–Lowry, and Lewis Theories» (en anglès). Journal of Chemical Education, 92, 9, 2015, pàg. 1484–1489. Bibcode: 2015JChEd..92.1484P. DOI: 10.1021/ed500891w.
- ↑ Jensen, William B. «The origin of the term "base"». The Journal of Chemical Education, 83, 8, 2006, pàg. 1130. Bibcode: 2006JChEd..83.1130J. DOI: 10.1021/ed083p1130.
- ↑ Arrhenius, S.A. «On the Dissociation of Substances Dissolved in Water» (en anglès, traducció). Zeitschrift fur physikalische Chemie, I, 1887, pàg. 631.
- ↑ Brønsted, J.N. «Some Remarks on the Concept of Acids and Bases» (en anglès, traducció de l'original en francès). Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas [Països Baixos], 42, 1923, pàg. 718-728.
- ↑ Lowry, T.M Chem. Ind. [Londres], 42, 43, 1923.
- ↑ Lewis, G.N.. Valence and the Structure of Atoms and Molecules. Nova York: The Chemical Catalogue Co., 1923.
Enllaços externs
![](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4a/Commons-logo.svg/30px-Commons-logo.svg.png)
- Acid-base Physiology: text on line