Arrheniova teória kyselín a zásad
Arrheniova teória kyselín a zásad je prvá moderná teória kyselín a zásad na báze molekúl, ktorú sformuloval Svante Arrhenius.[1][2] Táto definícia vychádza z jeho práce s Friedrichom Ostwaldom z roku 1884, v ktorej ustanovili prítomnosť iónov vo vodných roztokoch, za ktorú Arrhenius dostal Nobelovu cenu za chémiu v roku 1903.[1]
Definície kyseliny a zásady
upraviťPodľa Arrheniovej definície je kyselina taká látka, ktorá vo vode disociuje za vzniku vodíkových katiónov, H+.[1][3][4] Inak povedané, kyselina zvyšuje koncentráciu iónov H+ vo vodnom rozoku. To má za následok protonizáciu vody, teda vznik oxónia, H3O+.[Pozn. 1] Aktuálne je symbol H+ všeobecne chápaný ako skratka pre H3O+, pretože je známe, že samostatný protón (respektíve presnejšie hydrón) neexistuje vo vodnom roztoku ako samostatná entita.[7] Prítomnosť H3O+ sa dá merať pH indikátormi, ktorými sa meria kyslosť a zásaditosť roztoku.
Podľa Arrheniovej definície je zásada taká látka, ktorá vo vode disociuje za vzniku hydroxidových aniónov, OH-.[1][3][8] Inak povedané, zásada zvyšuje koncentráciu aniónov OH- vo vodnom roztoku.
Pri použití Arrheniových definícií sa niekedy tieto látky označujú ako Arrheniova kyselina a Arrheniova zásada, čím sa odlišujú od ostatných definícií kyselín a zásad.
Vodné roztoky
upraviťArrheniove definície kyslosti a zásaditosti sú obmedzené na vodné roztoky, takže nie sú platné pre väčšinu nevodných roztokov, a hovoria len o koncentrácií iónov solventu. Podľa týchto definícií nie sú čisté kyselina sírová (H2SO4) a kyselina chlorovodíková (HCl) rozpustené v toluéne považované za kyseliny. Rovnako nie sú roztavený hydroxid sodný (NaOH) a roztok amidu vápenatého v kvapalnom amoniaku považované za zásadité. Na základe toho neskôr vznikla Brønstedova teória a potom i Lewisova teória, ktoré zahŕňajú i výnimky v nevodných roztokoch.[9]
Reakcia kyseliny so zásadou sa nazýva neutralizácia. Produktom takejto reakcie sú soľ a voda:
kyselina + zásada → soľ + voda
V tomto tradičnom zápise je acidobázická neutralizačná reakcia zapísaná ako podvojná zámena. Napríklad v reakcii roztokov kyseliny chlorovodíkovej (HCl) a hydroxidu sodného (NaOH) vzniká chlorid sodný (NaCl) a molekula vody (H2O):
Značka „(aq)“, ktorá opisuje prítomnosť látok vo vodných roztokoch, bola Arrheniom len implikovaná a nebola zahrnutá explicitne. Aj keď všetky tri látky (HCl, NaOH i NaCl) môžu existovať ako čisté látky, vo vodných roztokoch existujú ako plne disociované na hydratované ióny H+, Cl−, Na+ and OH−.
Príklad: prášok do pečiva
upraviťPrášok do pečiva sa používa na kyprenie cesta na chlieb a koláče, pretože vďaka nemu vznikajú milióny malých bubliniek oxidu uhličitého, CO2. Prášok do pečiva by však nemal byť zamieňaný so sódou bikarbónou, teda hydrogénuhličitanom sodným, NaHCO3. Prášok do pečiva je totiž zmes hydrogénuhličitanu sodného a kyslých solí. Bublinky vznikajú na základe toho, že po zmiešaní prášku do pečiva s vodou spolu reagujú hydrogénuhličitan sodný a kyslé soli za vzniku oxidu uhličitého.
Bez ohľadu na to, či je prášok do pečiva pripravené po domácky alebo komerčne, jeho princíp ostáva rovnaký. Táto acidobázická reakcia sa dá zapísať nasledovne:[10]
Reakcie, ktoré v zmesi skutočne prebiehajú, sú zložitejšie, pretože prítomné kyseliny sú zložitejšie. Ak sa prášok do pečiva skladá napríklad z hydrogénuhličitanu sodného a dihydrogénfosforečnanu vápenatého (Ca(H2PO4)2), oxid uhličitý vzniká s nasledujúcou stechiometriou:[11]
Typické (hmotnostné) zloženie obsahuje napríklad 30 % hydrogénuhličitanu sodného, 5 až 12 % dihydrogénfosforečnanu vápenatého a 21 až 26 % síranu hlinito-sodného. Alternatívne môže byť v komerčnom prášku do pečiva difosforečnan disodný ako jedna z kyslých zložiek namiesto síranu hlinito-sodného. Bežne používanou kyselinou je i vínan draselný, ktorý je odvodený od kyseliny vínnej.[11]
Poznámky
upraviť- ↑ Novšie odporúčania IUPAC odporúčajú v angličtine používať termínu „hydronium“[5] namiesto staršieho názvu „oxonium“.[6] Jeho použitie je pri reakčných mechanizmoch ako napríklad u Brønstedovej–Lowryho teórie alebo iných rozpúšťadlách zrozumiteľnejšie, pričom Arrheniova definícia slúži na jednoduché vytýčenie acidobázickej charakteristiky látok.[1]
Referencie
upraviť- ↑ a b c d e MIESSLER, Gary L.; FISCHER, Paul J.; TARR, Donald A.. Inorganic chemistry. Boston : Pearson, 2014. (Fifth edition.) ISBN 978-0-321-81105-9. S. 170.
- ↑ Whitten K.W., Galley K.D. and Davis R.E. General Chemistry (4th ed., Saunders 1992) p. 356 ISBN 0-03-072373-6
- ↑ a b GAŽO, Ján. Všeobecná a anorganická chémia. 2. vyd. Bratislava : Alfa, 1974. S. 211.
- ↑ kyseliny. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. 3. vyd. Bratislava : Obzor, 1981. S. 414.
- ↑ MURRAY, Kermit K.; BOYD, Robert K.; EBERLIN, Marcos N.. Definitions of terms relating to mass spectrometry (IUPAC Recommendations 2013). Pure and Applied Chemistry, 2013-06-06, roč. 85, čís. 7, s. 1515–1609. Dostupné online [cit. 2024-06-28]. ISSN 1365-3075. DOI: 10.1351/PAC-REC-06-04-06. (po nemecky)
- ↑ CHEMISTRY (IUPAC), The International Union of Pure and Applied. IUPAC - oxonium ylides (O04379) [online]. goldbook.iupac.org, [cit. 2024-06-28]. DOI: 10.1351/goldbook.O04379. Dostupné online. DOI:10.1351/goldbook.o04379
- ↑ LEMAY, Eugene. Chemistry. Upper Saddle River, New Jersey : Prentice-Hall, 2002. ISBN 978-0-13-054383-7. S. 602.
- ↑ zásady. In: BÍNA, Jaroslav. Malá encyklopédia chémie. 3. vyd. Bratislava : Obzor, 1981. S. 715.
- ↑ Theories of acids and bases [online]. . Dostupné online.
- ↑ The Technology of Cake Making. Ed. A.J. Bent. 6. vyd. [s.l.] : Springer, 1997. Dostupné online. ISBN 9780751403497. S. 102.
- ↑ a b John Brodie, John Godber "Bakery Processes, Chemical Leavening Agents" in Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology 2001, John Wiley & Sons. DOI:10.1002/0471238961.0308051303082114.a01.pub2
Zdroj
upraviť
Tento článok je čiastočný alebo úplný preklad článku Acid–base reaction#Arrhenius definition na anglickej Wikipédii.