VIII.2. Teoria protolitică a lui Brönsted-Lowry. Cuplul acid-bază conjugată.
Teoria Brönsted -Lowry este o teorie acido-bazică, numită și teoria protolitică. Conform acestei teorii :
- Acizii sunt specii chimice care au tendința de a ceda protoni (H+).
- Bazele sunt specii chimice care au tendința de a accepta protoni.
Conform teoriei protolitice, sunt consideraţi acizi şi compuşii precum ionul hidroniu (H3O+), ionul amoniu (NH4+), ionul carbonat acid (HCO3-).
De asemenea, sunt considerate baze şi molecule precum amoniacul, dar şi anioni precum Cl-, SO4-, CO32-, HSO4-, deoarece pot accepta protoni, trecând în acizii corespunzători.
Clasificarea acizilor după numărul de protoni cedaţi de o moleculă:
-
Monoprotici (monobazici): cedează un singur proton: HCl, HI, HNO3;
-
Poliprotici (polibazici): pot ceda doi sau mai mulţi protoni: H2S, H2SO4, H3PO4, H3PO3. Ei cedează protoni (sau ionizează) în trepte.
Clasificarea bazelor după numărul de protoni cedaţi de o moleculă:
-
Monoprotice (monoacide): acceptă un singur proton: NaOH, KOH, NH3;
-
Poliprotice (poliacide): pot accepta doi sau mai mulţi protoni Ca(OH)2, Zn(OH)2, Al(OH)3.
Exemple de acizi și baze, conform teoriei Brönsted–Lowry:
a) La dizolvarea acidului clorhidric în apă, protonul din molecula acidului este cedat moleculei de apă, cu formarea ionului hidroniu (H3O+) și ionului clorură (Cl-):
b) Amoniacul este o bază deoarece, la dizolvarea în apă, acceptă un proton de la molecula de apă, cu formarea ionului amoniu (NH4+) și ionului hidroxid (OH-):
c) Conform teoriei Brönsted–Lowry, transferul protonului este posibil și pentru procesele ce nu au loc în soluție apoasă, ca în cazul reacției dintre amoniac (bază) și acid clorhidric (acid):
d) În reacția de neutralizare, acidul cedează protonul (H+) ionului hidroxid (HO-), ca în cazul reacției acidului clorhidric cu hidroxidul de sodiu:
e) Acizii poliprotici cedează protonii în trepte, ca în cazul acidului sulfuric:
Orice acid, prin cedare de protoni, se transformă într-o specie chimică cu caracter de bază şi se numeşte baza conjugată a acidului.
Orice bază, prin acceptare de protoni, se transofrmă într-o specie chimică cu caracter acid şi se numeşte acidul conjugat al bazei.
Conform teoriei protolitice, baza Brönsted are acidul ei conjugat, iar acidul Brönsted are baza lui conjugată. Cu cât un acid Brönstead este mai slab, cu atât el are o bază conjugată mai tare, respectiv cu cât o bază Brönstead este mai slabă, cu atât ea are un acid conjugat mai tare și invers.
Acid ⇄ Bază conjugată + H+
Bază + H+ ⇄ Acid conjugat
Exemplu: Reacţia amoniacului cu apa:
Amoniacul (bază) are ca acid conjugat ionul de amoniu, iar apa (acid) are ca bază conjugată ionul hidroxid.
Tabelul următor cuprinde exemple de acizi și bazele lor conjugate:
