Lịch sử phát triển thuyết axit–bazơ potx

Lịch sử phát triển thuyết
axit–bazơ

- Thuyết oxi về axit của Lavoadiê (A. Lavoisier 1743 - 1794).
Trước một số lớn các chất tạo thành do sự cháy trong oxi và
chúng có tính axit trong dung dịch, Lavoadiê cho rằng oxi là
nguyên tố mang tính chất axit. Theo ông thì :
Axit = oxi + gốc axit.
Dần dần, người ta thấy nhiều dữ kiện thực nghiệm không phù
hợp với lí thuyết của ông. Tại sao hiđro cháy trong oxi không
tạo ra axit mà lại tạo ra nước ? Tại sao khi đốt kim loại trong oxi
lại tạo ra bazơ ?
- Thuyết hiđro về axit
Tuy nhiên, tất cả các axit đã biết thời đó đều chứa nguyên tố
hiđro và người ta lại trở về với ý nghĩ cho rằng có một nguyên tố
đặc biệt mang tính axit và nguyên tố đó là hiđro.
– Thuyết axit - bazơ của Arêniuyts (còn gọi là thuyết axit -
bazơ cổ điển)
Nhờ thuyết Arêniuyts, nhiều tính chất axit – bazơ trở nên đơn
giản, rõ ràng và lần đầu tiên đã tìm được những quan hệ định
lượng như xác định được lực axit – bazơ vừa nêu trên, biết được
vì sao nhiệt trung hoà axit mạnh bằng bazơ mạnh gần như một
hằng số (vì phản ứng trung hoà thực chất là phản ứng kết hợp
của ion H
+
và OH
-
).
Các vấn đề khác như sự thuỷ phân của muối, dung dịch đệm, sự
điện li của nước, lí thuyết về pH của các dung dịch v.v… cũng
được giải quyết một cách thoả đáng.

- Thuyết axit-bazơ của Bronsted và Lowry:
- Axit là chất có khả năng phân li cho H
+
khi hòa tan vào nước.
- Bazơ là chất có khả năng phân li cho OH- khi hòa tan vào
nước.
Vào thời ñiểm đó, đây là một bước tiến quan trọng trong việc
định lượng axit – bazơ. Nhưng thuyết này bị giới hạn ở chỗ chỉ
giải thích được tính axit-bazơ của các hidro axit và các hidroxit;
không nói lên được vai trò của dung môi.
- Axit là chất có khả năng cho proton H
+

- Bazơ là chất có khả năng nhận proton H
+

Thuyết axit – bazơ của Bronsted và Lowry đã bao hàm thuyết
axit-bazơ của Arrhenius, và mở rộng ra cho các dung môi khác
nước cũng như cho các phản ứng xảy ra ở trạng thái khí.
Ví dụ 1.1: NH
3
+ HCl → NH
4
Cl
Trong phản ứng này NH
3
là chất nhận H
+
, HCl là chất cho H
+

và
do đó NH
3

là bazơ, HCl là axit.
axít + bazơ ↔ bazơ liên hợp + axít liên hợp.
Bazơ liên hợp là phân tử hoặc ion còn lại sau khi axit đã nhường
đi một proton, và axit liên hợp là chất được tạo khi bazơ đã nhận
proton. Phản ứng có thể xảy ra theo chiều thuận hoặc nghịch;
trong từng trường hợp axit nhường một proton cho bazơ.
Nước là một chất lưỡng tính có thể phản ứng như một axit hoặc
bazơ. Trong phản ứng giữa axit axetic, CH
3
CO
2
H, và nước,
H
2
O, nước phản ứng như là một bazơ.
CH
3
CO
2
H + H
2
O ↔ CH
3
CO
2
-

+ H
3
O
+

Ion axetat , CH
3
CO
2
-
, là bazơ liên hợp của axit axetic và ion
H
3
O
+
là axit liên hợp của bazơ và nước.
Nước cũng có thể phản ứng như một axít, ví dụ như khi phản
ứng với amoniac. Phương trình cho phản ứng này là:
H
2
O + NH
3
↔ OH
-
+ NH
4
+

Trong đó H
2

O nhường một proton cho NH
3
. Ion hiđrôxit là bazơ
liên hợp của nước có tính chất như một axít
Một axit mạnh, như axit clohiđric, phân ly hoàn toàn. Một axit,
như axit axetic, có thể chỉ phân ly một phần; hằng số phân ly
axit, pK
a
, là giá trị để đo độ mạnh của axit.
Một số lượng lớn các hợp chất có thể phân loại theo thuyết
Brønsted–Lowry : các axit vô cơ và các dẫn xuất như các
sulfonat, phosphonat, v.v., các axit cacboxylic, amin, axit
carbon, 1,3-diketone như acetylacetone, ethyl acetoacetate hoặc
axit Meldrum và rất nhiều các chất khác nữa.
- Thuyết axit-bazơ của Lewis:
Một thuyết tổng quát hơn nữa về axit – bazơ được G.N.Lewis
đưa ra. Theo thuyết Lewis:
- Axit là chất có khả năng nhận thêm một hay nhiều cặp electron
của chất khác để hình thành liên kết cộng hóa trị mới.
- Bazơ là chất có khả năng nhường một hay nhiều cặp electron
chưa liên kết cho chất khác để tạo thành liên kết cộng hóa trị
mới.
Do đó, một axit Lewis phải có ít nhất một obitan hóa trị trống để
nhận cặp electron, còn một bazơ Lewis phải có ít nhất một ñôi
electron chưa liên kết . Từ đây ta thấy định nghĩa axit – bazơ của
Lewis bao hàm định nghĩa của Bronsted và Lowry.
Ví dụ 1.2: H
+
+ NH
3

→ [H
3
N :→H]
+

Trong phản ứng này NH3 là một bazơ vì là chất cho đôi
electron, H
+
là axit vì là chất nhận một đôi elcetron.
Giá trị của thuyết Lewis về axit-bazơ là ở chỗ giải thích được
các phản ứng axit – bazơ theo quan điểm của Bronsted và
Lowry, hơn thế nữa còn giải thích được một số phản ứng axit –
bazơ mà thuyết Bronsted và Lowry không giải thích được.
Ví dụ 1.3: Phản ứng giữa Trifluorua bor và amoniac:
BF
3
+ NH
3
→ F
3
B-NH
3

BF
3
là phân tử thiếu electron, xung quanh nguyên tử Bo chỉ mới
có 6 electron, khi phản ứng với NH
3
, nguyên tử Bo sẽ đạt được
cơ cấu 8 electron. BF

3
là một chất có ái lực mạnh với các chất
cho electron và do ñó là một axit Lewis mạnh.