Teorie kwasowo - zasadowe oraz bufory

Teorie kwasowo - zasadowe

Teoria Arrheniusa

Kwasy, to związki odszczepiające kationy H+
Zasady, to związki odszczepiające aniony OH-

Teoria Bronsteda-Lowryego

Kwasy, to donory protonów, czyli związki zdolne do odszczepiania H+
Zasady to akceptory protonów, czyli związki zdolne do przyłączania H+

W Bronstedzie zawsze tylko jeden proton może być oddany lub pobrany.
H3O+ <---> H2O <----> OH-
Według Bronsteda związek np. KH nie może być kwasem, ani zasadą bo nie dysocjuje.
Jon H+ w Bronstedzie jest kwasem.
Wyróżniamy kwasy kationowe Bronsteda, czyli wszystkie kationy np. NH4+, H3O+
oraz kwasy anionowe czyli aniony HS-

Przykłady trudniejszych związków Bronsteda:

HS- + [Cr (OH) (H2O)5]2+  -----> S2- + [Cr(H2O)6]3+
kwas             zasada                      zasada     kwas

HPO42- + [Cr (OH) (H2O)5]2+ ------> H2PO4- + [Cr (OH)2 (H2O)4]-
zasada             kwas                                   kwas               zasada 

Teoria Lewisa

Kwasy, to związki lub jony mogące przyjąć parę elektronową i utworzyć wiązanie koordynacyjne (akceptor pary elektronowej).

Zasady, to związki lub jony mogące oddać parę elektronową, maja wolną parę elektronową (donor pary elektronowej).
np.      H+      +      NH3 <---> NH4+
    akceptor             donor
     (kwas)              (zasada)
       H+         +      H2O <----> H3O+
     kwas                zasada



Roztwory buforowe

Są , to roztwory:

• słabych kwasów i ich soli np. CH3COOH + CH3COONa => bufor octanowy pH: 3,5 - 6

• słabych zasad i ich soli np. NH4OH + NH4Cl => bufor amonowy pH: 8-11

• soli kwasów wieloprotonowych np. NaH2PO4 + Na2HPO4 => bufor fosforanowy pH: 5,5 - 8
•  

Według teorii Bronsteda buforami są roztwory słabych kwasów i sprzężonych z nimi zasad lub słabych zasad i sprzężonych z nimi kwasów.  Cechą charakterystyczną roztworów buforowych jest, to że zarówno w czasie ich rozcieńczania jak i podczas dodawania niewielkiej ilości mocnego kwasu lub zasady ich pH nie ulega zmianie. Miarą zdolności buforu do przeciwdziałania wpływom zmieniającym jego pH jest pojemność buforowa, wyrażana liczbą moli mocnego kwasu lub zasady, która wprowadzona do 1dm3 roztworu buforowego zmienia jego pH o jednostkę. Optymalne działanie wykazuje bufor w którym stężenie kwasu lub zasady jest w przybliżeniu równe stężeniu soli. W takich warunkach bufor jest najmniej wrażliwy na dodatek mocnego kwasu lub zasady. 


Jak działają bufory?

• Bufor octanowy CH3COOH + CH3COONa

CH3COONa ----> CH3COO- + Na           CH3COOH <---> CH3COO- + H+
                              protonobiorca                  protonodawca

Gdy dodajemy kwasu (H3O+) protonobiorca pobiera kation

CH3COO- + H3O+ <----> CH3COOH + H2O

Gdy dodajemy zasady (OH-) protnodawca oddaje kation

CH3COOH + OH- <------> CH3COO- + H2O
 

• Bufor fosoforanowy  NaH2PO4 + Na2HPO4

 

NaH2PO4 ---> Na+H2PO4-
                                 protonodawca
 Na2HPO4---> 2Na+ + HPO4-
                                 protonobiorca

Gdy dodajemy kwasu (H3O+) protonobiorca pobiera kation

 HPO4- + H3O+ <----> H2PO4- +H2O

Gdy dodajemy zasady (OH-) protnodawca oddaje kation

H2PO4- + OH- <----> HPO4- + H2O



Zadanie
Zmieszano ze sobą:
a) 1 dm3 rr CH3COOH 0,2mol/dm3 i 1 dm3 rr NaOh 0,4 mol/dm3
b) 2 dm3 rr CH3COOH 0,2mol/dm3 i 1 dm3 rr NaOh 0,4 mol/dm3
c) 1 dm3 rr CH3COOH 0,4mol/dm3 i 2 dm3 rr NaOh 0,2 mol/dm3
W którym przypadku powstał rr buforowy?

Liczę liczbę moli kwasu i zasady. Roztwór  buforowy powstanie tam gdzie mamy nadmiar kwasu, w reakcji powstanie kwas i sól tego kwasu ( bufor octanowy), zatem odpowiedź C jest poprawna.