ทฤษฎีกรด- เบส ของเบรินสเตต- เลารี

โยฮันเนส นิโคลัส เบรินสเตด (Johannes Nicolaus Brønsted) และ ทอมัส มาร์ติน ลาวรี (Thomas Martin Lowry) นักเคมีสองคนได้ให้คำจำกัดความของกรด-เบสใหม่ ในปี พ.ศ. 2466 โดยเกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนโปรตอน (Proton Transferring) โดยเป็นทฤษฎีที่ครอบคลุมและอธิบายสมบัติของกรด-เบสได้ดีกว่าทฤษฎีของอาร์รีเนียส โดยกล่าวว่า "กรด (AH) หมายถึง สารที่ให้โปรตอน (Proton Donor) แก่เบส " และ "เบส (B) หมายถึงสารที่รับโปรตอน (Proton Acceptor) จากกรด" ดังสมการ:
AH + B ⇌ A− + BH+
พิจารณาการแตกตัวในน้ำของกรดอะซิติก (CH3COOH) ดังสมการ:
CH3COOH (aq)) + H2O (l) ⇌ CH3COO− (aq)) + H3O+ (aq)

    ในสมการทิศทางไปข้างหน้า น้ำทำหน้าที่เป็น เบสเบรินสเตด (Brønsted Base) เนื่องจากรับโปรตอน (H+) มาจากกรดอะซิติก และกรดอะซิติกทำหน้าที่เป็น กรดเบรินสเตด (Brønsted Acid) และเมื่อพิจารณาสมการย้อนกลับ อะซิเตตไอออน (CH3COO−) ทำหน้าที่เป็นเบสเบรินสเตด เนื่องจากรับโปรตอน (H+) มาจากไฮโดรเนียมไอออน (H3O+) ที่เป็นกรดเบรินเสตด(เนื่องจากให้โปรตอนแก่อะซิเตดไอออน)
จากตัวอย่างข้างต้น ทำให้เกิด คู่กรด-เบสสังยุค (conjugate acid–base pair) ขึ้น โดย กรดอะซิติก (CH3COOH) เป็นคู่กรด (conjugate acid) ของอะซิเตตไอออน (CH3COO−) และอะซิเตตไอออน (CH3COO−) เป็นคู่เบส (conjugate base) ของกรดอะซิติก และในทำนองเดียวกัน น้ำ (H2O ) เป็นคู่เบสของไฮโดรเนียมไอออน (H3O+)

ตัวอย่างปฏิกิริยากรดเบสของเบรินสเตด

  • H3O+ + NH3 ⇌ H2O + NH4+
  • [Fe(H2O)6]3+ + H2O ⇌ [Fe(H2O)5OH]2+ + H3O+
  • H2SO4 + H2O ⇌ HSO4− + H3O+
  • CH3COOH + NH3 → NH4+ + CH3COO−
  • NH4+ + H2O ⇌ H3O+ + NH3
ดังที่กล่าวข้างต้น นิยามกรด-เบสตามทฤษฎีของเบรินสเตด ยังสามารถอธิบายปฏิกิริยากรด-เบสที่ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีของอาร์รีเนียส เช่น:
  • H3O+(aq) + Cl−(aq) + NH3 (g) → Cl−(aq) + NH4+(aq)
  • HCl(benzene) + NH3(benzene) → NH4Cl(s)
  • HCl(g) + NH3(g) → NH4Cl(s)

สารแอมโฟเทอริก

สารประกอบที่ทำหน้าที่ได้ทั้งกรดเบรินสเตดและเบสเบรินสเตด เรียกว่าเป็น แอมโฟเทอริก (Amphoteric) โดยน้ำเป็นตัวอย่างของสารแอมโฟเทอริก ดังสมการ:
  • AH + B ⇌ A− + BH+
  • HNO3 + H2O ⇌ NO3− + H3O+
(น้ำทำหน้าที่เป็นเบส)
  • H2O + NH=C(NH2)2 ⇌ OH− + H2N=C(NH2)2+
(น้ำทำหน้าที่เป็นกรด)

ปฏิกิริยาสะเทินกรดเบสของเบรินสเตด

ปฏิกิริยาสะเทินกรดเบสของเบรินสเตดหมายถึงปฏิกิริยาระหว่างคู่กรดและคู่เบสของโมเลกุลหนึ่งๆ เช่น:
  • H+ + OH− ⇌ H2O
  • NH4+ + NH2− ⇌ 2NH3
  • H3SO4++HSO4−⇌ H2SO4

ไม่มีความคิดเห็น:

แสดงความคิดเห็น

สมัครสมาชิก: บทความ (Atom)