Acidobazická reakce je chemická reakce mezi kyselinou a zásadou. Přenášenou částicí je vodíkový kationt (H+), případně obecněji volný elektronový pár. Příkladem acidobazické reakce je neutralizace, kdy spolu reaguje stejné množství kyseliny a zásady. Produkty této reakce jsou příslušná sůl kyseliny a voda. S acidobazickými reakcemi úzce souvisí disociace, při které dochází ke štěpení molekul na ionty nebo radikály.
První teorii acidobazických dějů předložil francouzský chemik Antoine Lavoisier kolem roku 1776.[1] Pak následovala Arrheniova teorie (1903), která se omezovala pouze na vodné roztoky. Další pokrokem byla teorie Brønstedova–Lowryho (1923), která definovala, co jsou to kyseliny a zásady. Ve stejné době vznikla Lewisova teorie (1923), která je nejširší definicí kyselin a zásad.
Číslo, které vyjadřuje kyselost a zásaditost, se nazývá vodíkový exponent pH (Potential of Hydrogen – potenciál vodíku). Nabývá hodnot od 0 do 14. Neutrální voda má při standardních podmínkách pH = 7. U kyselin je pH menší než sedm, naopak zásady mají pH větší než 7. Stupnici pH zavedl v roce 1909 dánský biochemik Søren Peder Lauritz Sørensen.
Arrheniova teorie
Nejstarší novodobou teorii definující kyseliny a zásady navrhl švédský chemik Svante Arrhenius.
Kyseliny ve vodném prostředí podle této teorie odštěpují protony H+. Například kyselina chlorovodíková a kyselina sírová disociují takto:
- HCl → H+ + Cl−
- H2SO4 → 2 H+ + SO 2-
4
Zásady ve vodném prostředí podle této teorie odštěpují hydroxylový anion OH−. Například hydroxid sodný a hydroxid vápenatý disociují takto:
- NaOH → Na+ + OH−
- Ca(OH)2 → Ca2+ + 2 OH−
Brönstedova–Lowryho teorie
Arrhenius považoval za zásady pouze hydroxidy a jeho teorii bylo možné použít jen na vodné roztoky. Nová koncepce Brönstedovy–Lowryho teorie kyselin a zásad považuje kyseliny za látky odštěpující protony H+ (stejně jako u Arrheniovy teorie) a zásady za látky přijímající protony H+. Tuto teorii objevili nezávisle na sobě dánský chemik Johannes Nicolaus Brönsted a anglický chemik Thomas Martin Lowry.
Společně se zavedením Brönstedovy–Lowryho byl zaveden pojem konjugovaný pár. Jedná se o dvojici částic lišících se o jeden proton H+.
Lewisova teorie
V roce 1923 publikoval americký chemik Gilbert Newton Lewis novou teorii pro acidobazické reakce. Nazývá se po něm Lewisova teorie kyselin a zásad a definuje pojmy kyselina a zásada nezávisle na protonu H+.Podle Lewisovy teorie je kyselina akceptorem volného elektronového páru a báze je jeho donorem. Tato teorie je tedy nejobecnější teorií acidobazických reakcí.
Lewisova kyselina je chemická sloučenina, jejíž atomy mají volný vazebný orbital a mohou přijmout elektronový pár.
Lewisova zásada je chemická sloučenina, jejíž atomy mají volný elektronový pár a mohou ho poskytnout.
Autoprotolýza vody
Experimentálně bylo zjištěno, že i mezi molekulami vody dochází k jejich částečné disociaci. Tomuto jevu se říká autoprotolýza vody:
- H2O + H2O → OH− + H3O+
Z měření vyplynulo, že koncentrace oxonionových kationtů H3O+ je shodná s koncentrací hydroxylových aniontů OH−. Při teplotě 25 °C a tlaku 100 kPa je koncentrace obou iontů 10−7 mol·dm−3. Vynásobením koncentrací kationtů H3O+ a aniontů OH− získáme iontový součin vody, který je platný pro danou teplotu a tlak a má hodnotu 10−14:
[H3O+]•[OH−] = [10−7]•[10−7] = [10−7]2 = 10−14
Pro vodné roztoky látek platí, že pokud je koncentrace kationtů H3O+ vyšší než koncentrace aniontů OH−, je roztok kyselý. Pokud je vyšší koncentrace aniontů OH− než kationtů H3O+, je roztok zásaditý. Pokud se nachází oba ionty v rovnováze, je roztok neutrální.
Práce se zápornými mocninami je nepraktická, a proto byla zavedena veličina pH, která je záporným dekadickým logaritmem těchto záporných mocnin. Veličina pH tedy udává záporný dekadický logaritmus koncentrace oxoniových kationtů H3O+:
pH = −log [H3O+]
Nabývá hodnot od 0 do 14. Neutrální voda má při standardních podmínkách pH = 7. U kyselin je pH menší než sedm, naopak zásady mají pH větší než 7. Hodnotu pH počítáme u vodných roztoků kyselin, zásad a jejich solí.
Titrace
Pro měření kyselosti a zásaditosti roztoků se používá chemická metoda nazvaná titrace. Při ní se odměřený roztok kyselého nebo zásaditého vzorku z byrety mísí s roztokem o neznámé koncentraci. Náhlé zvýšení titrační křivky nebo změna barvy indikátoru indikuje dosažení ekvivalence nebo koncového bodu titrace.
Reference
V tomto článku byly použity překlady textů z článků Acid–base reaction na anglické Wikipedii a Säure-Base-Reaktion na německé Wikipedii.
- ↑ Miessler, G.L., Tarr, D. A., "Inorganic Chemistry" (1991) p. 166 – Table of discoveries attributes Antoine Lavoisier as the first to posit a scientific theory in relation to oxyacids.
Související články
Externí odkazy
