Prima clasificare a unor compuşi chimici in acizi si baze apartine lui Arrhenius, completata apoi de lucrarile lui Ostwald. Dupa teoria Arrheniu-Ostwald, dezvoltata pentru solutii apoase, acidul este specia capabila sa ionizeze in protoni H , iar baza este specia care pune in libertate OH . Cum solventul considerat este apa, se accepta ideea autoionizarii apei: H2O+H2O=H3O +OH .

Teoria Arrhenius a avut o foarte mare importanta ştiintifica deoarece a introdus in ştiinta notiuni clare din punct de vedere calitativ, a permis ordonarea şi clasificarea cunoştintelor despre acizi şi baze, prevazandu-se şi comportarea lor, a permis utilizarea expresiilor cantitative despre taria acizilor şi bazelor prin calcularea constantelor de acizitate şi de bazicitate, aintrodus ca o idee noua şi autoionizarea solventului.

Limitele acestei teorii se refera mai intai la faptul ca se iau in considerare dor reactii in solutii apoase, apoi compuşii care nu contin protoni in molecula, dar in apa formeaza solutii acide sau bazice, cum ar fi SO3 sau Na2O, nu pot fi clasificati.

In sfarşit compuşii moleculari ca HCl care dizolvati in alt solvent, de exemplu in benzen, nu ionizeazeza, sunt totuşiconsiderati acizi.Compuşii organici ca aminele, de exemplu, nu pot fi considerate baze deoarece nu contin in molecula lor ioni OH .

MECANISMUL TRANSFERULUI DE PROTONI

 

Se cunoaşte de mult timp faptul experimental ca reactiile cu transfer de protoni decurg cu o foarte mare viteza. Datele termodinamice stabilite pentru transferul de proton sant urmatoarele:

H +OH aH2O k=1,4*10 l*mol *s

H +eaqaH k=2,1*10 l*mol *s

DG =13,27kJ*mol .

Reamintim ca transferul unui paloron la o molecula de apa are constantele:

eaq+H2O®H+OH k=16 l*mol *s

DG =35,10kJ*mol .

Din cele prezentate rezulta concluzia ca transferul de protoni reprezinta cea mai rapida reactie cunuscuta, ea desfaşurandu-se de 6 ori mai repede ca transferul de electron.

Atragem atentia asupra faptului ca exemplele de transfer de proton prezentate reprezinta transferul la particule incarcate electric negativ.

Datele experimentale ale mobilitatilor ionice in solutii apoase atesta valori deosebit de mari pentru ionii de hidroniu şi de oxidril. O comparatie cu mobilitatile altor ioni este elocventa:

 

H3O Li Na K NH4 Ag 1/2Fe 1/3Fe

l:,25 C 349,8 38,7 50,1 73,5 73,7 61,9 53,5 68,0

OH F Cl Br I CN 1/2CrO4 1/3PO4

l:,25 C 197,6 55,4 76,3 78,1 77,0 82,0 83,0 92,8

Ionul de hidron H3O are dimensiuni apropiate de ale ionului de sodiu, iar dimensiunile ionului oxidril OH sunt apropiate de cele ale ionului fluorura. Deoarece au sarcina si dimensiuni egale, aceşti ioni ar trebui sa aiba şi mobilitati egale. Constatarea experimentala, ca ionii H3o şi OH au mobilitati de 5-7 ori mai mari ca a celorlalti ioni, duce la concluzia ca mecanismul transferului de sarcina prin solutii este diferit. O explicatie ar constitui-o mecanismul urmator:

 

 

 

Distante in pm

 

 

 

 

 

Protonul de la molecula apei din stanga se rupe un camp şi se ataşeaza moleculei vecine, din dreapta. In acest fel, protonul se deplaseaza cu 60-80 pm, in timp ce centrul sarcini pozitive (socotind-o repartizata uniform in ionul de hidroniu) se deplaseaza cu 310 pm, adica cu peste 4-6 ori mai mult. Mecanismul acesta ar fi destul der apropiat cu transportul curentului prin intermediul electonilor liberi.

Pentru explicarea mobilitatii mari a ionului de oxidril se poate imagina un mecanism de transfer tot al unui proton, de data aceasta de la o molecula de apa la un oxidril:

 

H H H H

O H O O O

Diferenta mobilitatilor ionului de hidroniu fata de oxidril se poate explica prin barierele energetice pe care le are de invins protonul, şi care sunt diferite, in cele doua cazuri.

 

 

 

 

 

 

 

BIBLIOGRAFIE: CHIMIE ANORGANICA