Teorija kiselina i baza

Prva definicja kiselina i baza je izvedena u 19. veku iz teorije koju je dao Arenijus, a koja je odgovarala tadašnjem shvatanju pojave elektrolitičke disocijacije. Prema teoriji Arenijusa, pojam kiselina i baza se vezivao za vodene rastvore u kojima ove supstance podležu elektrolitičkoj disocijaciji dajući vodonik – jone, odnosno hidroksi – jone:

HA ↔ H+ + A-
MOH ↔ M+ + OH-
U izrazima HA predstavlja kiselinu a MOH bazu.
Ograničenja ove teorije postala su očigledna kada se došlo do saznanja da i drugi rastvarači na mnoge supstance mogu da deluju slično vodi, izazivajući pojavu analognu disocijaciju.
Dvadesetih godina 20. veka pojavila se modernija teorija koju su istovremeno objavili Lori i Brensted, a koja je kiseline i baze posmatrala na nov način. U novoj teoriji kiseline i baze su dobile opštiji tretman koji više nije bio vezan za vodene rastvore, pa je tako kiselina definisana kao supstanca koja može da otpusti vodonik – jon (proton), a baza je supstanca koja, suprotno, može da prihvati jedan proton. Jasno se vidi da pojam kiseline ostaje vezan za otpuštanje vodoničnog jona, dok hidroksi – jon prestaje da bude karakteristika baza. Konsekventna posledica ovako definisanih pojmova kiselina i baza je mogućnost definisanja tri grupe jedinjenja koja mogu imati svojstva kiselina ili baza. Tako se razlikuju:

• molekulski oblik kiselina (HCl, CH3COOH, H3PO4, H2O, ...)
• anjonski oblik kiselina (HSO4-, H2PO4-, HCO3-, ...)
• katjonski oblik kiselina (NH4+, N2H5+, ...)
  Jedinjenja, odnosno joni, prema teoriji Lori – Brensteda pripadaju kiselinama ako mogu da daju proton:
  H3PO4 ↔ H+ + H2PO4-
  H2O ↔ H+ + OH-
  HSO4 ↔ H+ + SO42-
  NH4 ↔ H+ + NH3 (aq)

Analogno kiselinama i baze mogu postojati u molekulskom, anjonskom i katjonskom obliku:

• molekulski oblik baza: (NH3 (aq), H2O ... )
• anjonski oblik baza: (OH-, HPO42-, HCO3, ...)
• katjonski oblik baza: N2H5+

Baze u sva tri moguća oblika u stanju su da prihvate proton:

NH3 (aq) + H+ ↔ NH4+
H2O + H+ ↔ H3O+
OH- + H+ ↔ H2O
HPO42- + H+ ↔ H2PO4-

Teorija Lori – Brensteda donela je još dva važna zaključka vezana za ponašanje ovih supstanci, a to su: da proton ne može da postoji sam za sebe u rastvoru, i princip konjugovanosti. Princip konjugovanosti dovodi u vezu kiseline i baze upravo preko protona, pa tako, kiselina kada otpusti proton, postaje konjugovana baza te kiseline, i obrnuto, baza koja prihvati proton postaje konjugovana kiselina:

Kiselina ↔ Baza + H+

Kako je naglašeno proton nastao reakcijom disocijacije kiseline ne može opstati samostalno, neophodno je da ga neka druga prisutna baza prihvati. Na taj način otpuštanjem protona jedne kiseline podrazumeva prihvatanje protona od druge baze:

Kiselina1 + Baza2 ↔ Baza1 + Kiselina2

Reakcije oslobađanja, ili vezivanja protona koje prema teoriji Lori – Brensteda odgovaraju reakcijama kiselina ili baza, nazivaju se protolitičke reakcije. Jaka kiselina, otpuštajući proton postaje slaba baza, i obrnuto.
Određeni broj supstanci pokazuje ponašanje tipično i za kiseline i za baze, tj. u stanju su i da otpuste i da vežu proton. Takve supstance se nazivaju amfoliti.

Danas postoji veći broj teorija kiselina i baza koje sa drugih aspekata tumače kiselo – bazno ponašanje supstanci među kojima je najznačajnija Luisova teorija, ali njihov značaj u analitičkoj hemiji nije veliki.

Autor teksta: Anak1n