1. Arrheniusova definicija kiselina i baza

1.) Arrheniusova definicija kiselina i baza

• 1.) Arrheniusova definicija kiselina i baza

• (“teorija elektrolitičke disocijacije”)

•  temelji se na disocijaciji vode:

2.) Brønsted-Lowryjeva definicija kiselina i baza

• 2.) Brønsted-Lowryjeva definicija kiselina i baza

• (“teorija protolitičke disocijacije”)

– prednost Brønsted-Lowryjeve definicije u odnosu na Arrheniusovu →

• – prednost Brønsted-Lowryjeve definicije u odnosu na Arrheniusovu →

• → tumačenje protonskih reakcija u nevodenom mediju:

• NH4Cl(am) + NaNH2(am) NaCl(am) + 2 NH3(l)

• K B sol otapalo

3.) Lewisova definicija kiselina i baza

• 3.) Lewisova definicija kiselina i baza

4.) Cady-Elseyeva teorija otapala (1928.)

• 4.) Cady-Elseyeva teorija otapala (1928.)

• Kiselina – tvar koja proizvodi pozitivne ione otapala

• Baza – tvar koja proizvodi negativne ione otapala

• 2 H2O H3O+ + OH–

• 2 NH3 NH4+ + NH2–

6.) Lux-Floodova definicija (1939., 1947.)

• 6.) Lux-Floodova definicija (1939., 1947.)

• Kiselina – akceptor oksida

• Baza – donor oksida

• CaO + SiO2 CaSiO3

• CaO + CO2 CaCO3

• B K

• → tumači reakcije koje se odvijaju bez otapala (npr. u taljevini)

1.  Kovalentni spojevi bez kisika

• 1.  Kovalentni spojevi bez kisika

• a) kovalentni hidridi

• b) kovalentni spojevi bez kisika (koji se ne ubrajaju u hidride)

• 2.  Oksokiseline

• 3.  Karboksilne kiseline

b) još neki kovalentni spojevi bez kisika

• b) još neki kovalentni spojevi bez kisika

• (ne ubrajaju se u hidride)

H2SO4 – sumporna kiselina

• H2SO4 – sumporna kiselina

• HNO3 – dušična kiselina

• H3PO4 – fosforna kiselina

• H3PO3 → H2PHO3 – fosforasta kiselina

• H3PO2 → HPH2O2 – hipofosforasta kiselina

• “H2CO3” – ugljična kiselina

• “H2SO3” – sumporasta kiselina

• itd.

– skraćeni zapis disocijacije (ionizacije) sumporne kiseline:

• – skraćeni zapis disocijacije (ionizacije) sumporne kiseline:

(a) uz poštivanje valencija

• (a) uz poštivanje valencija

– dušična kiselina, HNO3

• – dušična kiselina, HNO3

Procesi prilikom otapanja ugljikovog(IV) oksida u vodi:

• Procesi prilikom otapanja ugljikovog(IV) oksida u vodi:

• 1.) fizičko otapanje plina u vodi:

• CO2(g) CO2(aq)

• 2.) kemijska reakcija hidratiziranih molekula s vodom:

• 1. stupanj: CO2(aq) + 2 H2O(l) H3O+(aq) + HCO3(aq)

• 2. stupanj: HCO3(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + CO32(aq)

• sumarno: CO2(aq) + 3 H2O(l) 2 H3O+(aq) + CO32(aq)

→ dakle, nije dokazano postojanje molekula H2CO3

• → dakle, nije dokazano postojanje molekula H2CO3

• → nije sasvim opravdano pisati jednadžbe disocijacije / ionizacije koje uključuju H2CO3, npr:

• H2CO3(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + HCO3(aq)

• i sl.

– prethodno navedeno za ugljičnu kiselinu (H2CO3), analogno vrijedi i za sumporastu kiselinu (H2SO3)

• – prethodno navedeno za ugljičnu kiselinu (H2CO3), analogno vrijedi i za sumporastu kiselinu (H2SO3)

Anhidridi oksokiselina

• Anhidridi oksokiselina

• – oksidi nemetala koji u kemijskoj reakciji s vodom, kao jedini produkt, daju odgovarajuću oksokiselinu

• – središnji atom nemetala – ne mijenja oksidacijsko stanje

3.  Karboksilne kiseline

• 3.  Karboksilne kiseline

– neka (neodr.) monoprotonska kiselina ionizira po modelu:

• – neka (neodr.) monoprotonska kiselina ionizira po modelu:

• HA(aq) + H2O(l) H3O+(aq) + A−(aq)

• → što je ravnoteža ove reakcije više pomaknuta u smjeru produkata → kiselina je jača

– ravnoteža* u otopini neke monoprotonske kiseline opisana je konstantom disocijacije:

• – ravnoteža* u otopini neke monoprotonske kiseline opisana je konstantom disocijacije:

– konstante disocijacije nekih poliprotonskih kiselina, pri 25 ºC:

• – konstante disocijacije nekih poliprotonskih kiselina, pri 25 ºC:

– orijentacijske podjele kiselina prema jakosti, a u vezi s vrijednostima Ka:

• – orijentacijske podjele kiselina prema jakosti, a u vezi s vrijednostima Ka:

• vrlo jake: Ka ≈ 103 - 109

• jake: 10−2 < Ka < 103

• slabe: 10−7 < Ka < 10−2

• vrlo slabe: Ka < 10−7

• ili

• jake: Ka > 1 (najčešće u primjeni: HClO4, HNO3, H2SO4, HCl)

• slabe: Ka < 1 (najčešće u primjeni: H3PO4, HF, H2S, H3BO3)

• ili:

• jake, srednje jake i slabe

• 1.) kovalentni hidridi HnA

• −slabija kovalentna veza H  A → jača kiselina

1.) oksokiseline

• 1.) oksokiseline

• − visoka polarnost O  H veze je jedan od uzroka kiselosti protona u OH skupini

• − različita polarnost O  H veze u različitim kiselinama → razlika u jakosti tih kiselina

• − u seriji oksokiselina istog središnjeg atoma nemetala − jakost kiselina raste s porastom broja kisikovih atoma, npr:

• HNO2 < HNO3

• H2SO3 < H2SO4

• HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4

→ veći broj atoma kisika na središnjem atomu nemetala → veća polarnost O  H veze → jača kiselina

• → veći broj atoma kisika na središnjem atomu nemetala → veća polarnost O  H veze → jača kiselina

1.) Hidroksidi metala

• 1.) Hidroksidi metala

• NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2

• Fe(OH)3, Cr(OH)3, ...

• − općenito, disocijacija hidroksida metala M u vodi:

• M(OH)n(s) Mn+(aq) + n OH−(aq)

Anhidridi hidroksida

• Anhidridi hidroksida

• – oksidi metala koji u kemijskoj reakciji s vodom, kao jedini produkt, daju odgovarajući hidroksid

• – središnji atom metala – ne mijenja oksidacijsko stanje

2.) Kovalentni spojevi

• 2.) Kovalentni spojevi

• ... koji s vodom reagiraju prema jednadžbi:

• B: + H2O BH+ + OH−

• 1.) fizičko otapanje plina u vodi:

• NH3(g) NH3(aq)

• 2.) kemijska reakcija dijela hidratiziranih molekula

• s vodom:

• NH3(aq) + 2 H2O(l) NH4+(aq) + OH−(aq)

• → molekula NH4OH − nije pronađena, dakle spoj “amonijev hidroksid” ne postoji

1.) Hidroksidi metala

• 1.) Hidroksidi metala

• − jakost hidroksida metala kao Arrheniusovih baza − ovisi ponajprije o karakteru veze M–OH:

• → što je veća razlika elektronegativnosti između M i O

• → disocijacija je lakša → hidroksid je u vodenoj otopini više disociran

• BAZA

• HIDROKSID

• LUŽINA

• ?

− HIDROKSIDI − kemijski spojevi, npr.:

• − HIDROKSIDI − kemijski spojevi, npr.:

• NaOH(s) − natrijev hidroksid

• Ca(OH)2(s) − kalcijev hidroksid

• Zn(OH)2 − cinkov(II) hidroksid

• itd. ...

• − LUŽINE − vodene otopine hidroksida koji se dobro otapaju u vodi

• − dakle, lužine mogu tvoriti samo:

• LiOH Be(OH)2

• NaOH Mg(OH)2

• KOH Ca(OH)2

• RbOH Sr(OH)2

• CsOH Ba(OH)2

− ostali hidroksidi − teško topljivi u vodi

• − ostali hidroksidi − teško topljivi u vodi

• M(OH)n(s) Mn+(aq) + n OH−(aq)

• − ravnoteža u takvim sustavima opisuje se konstantom produkta topljivosti (KS, KSO, nekad KSP) hidroksida:

– ravnoteža* u otopini neke Brønstedove baze (npr. NH3) opisana je konstantom disocijacije, Kb:

• – ravnoteža* u otopini neke Brønstedove baze (npr. NH3) opisana je konstantom disocijacije, Kb: