Ana içerik
Kimya Kütüphanesi
Ünite: 13: Ders: 1
Asitler, Bazlar ve pH- Arrhenius Asit ve Bazları
- Arrhenius Asit ve Bazları
- pH, pOH ve pH ölçeği
- Brønsted-Lowry Asit Baz Kuramı (Teorisi)
- Asit ve Bazların Bronsted-Lowry Tanımı
- Suyun Otoiyonizasyonu
- Suyun Otoiyonizasyonu ve Kw
- pH Nedir?
- Asit Kuvveti, Anyon Hacmi ve Bağ Enerjisi
- Zayıf ve Güçlü Asitleri Belirleyelim
- Zayıf ve Güçlü Bazları Belirleyelim
- Asit Baz Tepkimelerine Giriş
© 2023 Khan AcademyKullanım ŞartlarıGizlilik PolitikasıÇerez Politikası
Brønsted-Lowry Asit Baz Kuramı (Teorisi)
Brønsted-Lowry asit ve bazlarının, güçlü ve zayıf asitler ve bazların tanımlarını, ayrıca konjuge asit-baz çiftlerini nasıl belirleyebileceğimizi öğrenelim.
Önemli noktalar
- Bir Brønsted-Lowry asidi, bir proton (start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript) verebilme kapasitesine sahip herhangi bir türdür.
- Bir Brønsted-Lowry bazı, bağlanmak için bir yalın elektron çifti gerektiren bir proton (start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript) alabilme kapasitesine sahip herhangi bir türdür.
- Su amfoterik tir, yani hem Brønsted-Lowry asidi hem de Brønsted-Lowry bazı gibi davranabilir.
- Kuvvetli asit ve bazlar sulu çözeltilerde tamamen iyonize olurken zayıf asit ve bazlar kısmen iyonize olurlar.
- Bir Brønsted-Lowry asidinin konjuge (eşlenik) bazı; bir asit, bir proton verdiğinde oluşan ortaya çıkan türdür. Bir Brønsted-Lowry bazının konjuge (eşlenik) asidi ise; bir baz, bir proton aldığında ortaya çıkan tür olarak tanımlanabilir.
- Bir konjuge (eşlenik) asit-baz çiftindeki iki tür; asidin konjuge (eşlenik) bazdan bir fazla start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript'e sahip olması dışında aynı moleküler formüle sahiptir.
Giriş
Arrhenius asitleri ve bazları hakkındaki önceki bir makalede Arrhenius asitlerinin bir sulu çözeltideki start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript konsantrasyonunu arttırabilen; Arrhenius bazlarının ise bir sulu çözeltideki start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript konsantrasyonunu arttırabilen türler olduğunu öğrendik. Arrhenius teorisinin önemli bir sınırlaması, sadece sudaki asit-baz davranışını açıklayabilmesidir. Bu makalede, daha fazla sayıda kimyasal tepkime için geçerli olan daha genel Brønsted-Lowry teorisini ele alacağız.
Asit ve bazların Bronsted-Lowry tanımı
Brønsted-Lowry teorisi, asit-baz etkileşimlerini kimyasal maddeler arasındaki proton transferi olarak açıklar. Bir Brønsted-Lowry asidi, bir proton (start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript) verebilen; bir Brønsted-Lowry bazı ise bir proton alabilen herhangi bir türdür. Kimyasal yapı açısından bu, herhangi bir Brønsted-Lowry asidinin start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript olarak ayrışabilen bir hidrojen içermesi gerektiği anlamına gelir. Bir proton alabilmek için, bir Brønsted-Lowry bazının protonla yeni bir bağ oluşturacak en az bir yalın elektron çiftine sahip olması gerekir.
Brønsted-Lowry tanımına göre bir asit-baz tepkimesi, bir protonun bir asitten bir baza aktarıldığı herhangi bir tepkimedir. Brønsted-Lowry tanımlarını, herhangi bir çözücünün içinde veya gaz fazında gerçekleşen asit-baz tepkimelerini incelemek için kullanabiliriz. Örneğin, amonyak gazı (start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript, left parenthesis, g, right parenthesis) ile hidrojen klorür gazının (start text, H, end text, start text, C, l, end text, left parenthesis, g, right parenthesis), katı amonyum klorür (start text, N, H, end text, start subscript, 4, end subscript, start text, C, l, end text, left parenthesis, s, right parenthesis) oluşturduğu tepkimeyi inceleyelim.
Bu tepkime ayrıca aşağıda görüldüğü gibi tepkimeye giren maddelerin ve ürünlerin Lewis yapıları kullanılarak da gösterilebilir:
Bu reaksiyonda, start color #11accd, start text, H, end text, end color #11accd, start text, C, l, end text protonunu (maviyle gösterilmiştir) start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript'e vermektedir. Dolayısıyla, start text, H, C, l, end text bir Brønsted-Lowry asidi gibi davranmaktadır. start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript protonu kabul etmek için kullandığı bir yalın çifte sahiptir, start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript bir Brønsted-Lowry bazıdır.
Arrhenius teorisine göre yukarıdaki tepkimenin, bir asit-baz tepkimesi olmayacağına dikkatinizi çekmek isteriz. Bunun sebebi, hiçbir türün suda start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript veya start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript oluşturmuyor olmasıdır. Fakat, tepkime sürecinde gerçekleşenler, başka bir deyişle, start text, N, H, end text, start subscript, 4, end subscript, start text, C, l, end text oluşturmak için start text, H, C, l, end text'den start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript'a proton transferi olması, sulu fazda meydana gelenlere çok benziyor.
Bu tanımları daha iyi öğrenmek için başka örnekler incelemek ister misiniz?
Brønsted-Lowry asitlerini ve bazlarını belirleyelim
Nitrik asitle su arasındaki tepkimede, nitrik asit (start text, H, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript) suya bir proton verdiği için (maviyle gösterilmiştir), bir Brønsted-Lowry asidi olarak davranır.
Su, start color #11accd, start text, H, end text, end color #11accd, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript oluşturmak için nitrik asitten proton aldığından bir Brønsted-Lowry bazı gibi davranıyor. Bu tepkime, ürün oluşumunu tercih ettiği için ok sadece sağa doğru çizilmiştir.
Şimdi, sudaki amonyağa (start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript) ilişkin tepkimeyi inceleyelim:
Bu tepkimede, su, protonlarından birisini amonyağa vermektedir. Su molekülü, bir protonunu kaybettikten sonra, hidroksite (start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript) dönüşür. Su, bu tepkimede proton veren olduğundan, Brønsted-Lowry asidi olarak davranmaktadır. Amonyak, bir amonyak iyonu (start text, N, H, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, plus, end superscript) oluşturmak için sudan bir proton alır. Bu da, amonyağın, bir Brønsted-Lowry bazı olarak davranması anlamına gelir.
Önceki iki tepkimede, suyun, nitrik asitle olan tepkimesinde bir Brønsted-Lowry bazı gibi amonyakla olan tepkimesinde ise bir Brønsted-Lowry asidi gibi davrandığını gördük. Hem proton alma hem de proton verme özelliğine sahip olduğu için su bir amfoterik veya amfiprotik madde olarak bilinir. Bu aynı zamanda, bir Brønsted-Lowry asidi ve bazından herhangi biri gibi davranabildiği anlamına da gelir.
Kuvvetli ve zayıf asitler: Ayrışmak ya da ayrışmamak?
Sulu çözeltide kendisini oluşturan iyonlara tamamen ayrışan türlere, kuvvetli asit adı verilir. Nitrik asit, kuvvetli asitlere verilebilecek bir örnektir. Suda tamamen çözünerek hidronyum (start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript) ve nitrat (start text, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, minus, end superscript) iyonlarını oluşturur. Tepkime gerçekleştikten sonra çözeltide, çözünmemiş start text, H, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript molekülü kalmaz.
Bunun tam aksine, bir zayıf asit kendisini oluşturan iyonlara tamamen ayrışmaz. Sirkede bulunan asetik asit (start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, C, O, O, H, end text), zayıf asitlere verilebilecek bir örnektir. Asetik asit suda kısmen çözünerek hidronyum ve asetat (start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, C, O, O, end text, start superscript, minus, end superscript) iyonlarını oluşturur.
Bu tepkimede her iki yönü de gösteren okların (\leftrightharpoons) kullanıldığına dikkatinizi çekmek istiyoruz. Bu; asetik asidin ayrışmasının, asetik asidin büyük bir konsantrasyonunun nötr start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, C, O, O, H, end text molekülleri halinde, bir kısmının da ayrışmış start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript ve start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, C, O, O, end text, start superscript, minus, end superscript iyonları halinde bulunduğu bir dinamik denge olduğunu gösterir.
Sık sorulan sorulardan biri olan “Bir şeyin ne zaman kuvvetli veya zayıf asit olduğunu nereden biliyorsun?”', mükemmel bir sorudur! Kısaca cevaplamak gerekirse, kuvvetli asit olarak adlandırdığımız yalnızca birkaç tane asit olması ve diğer her şeyin zayıf asit olarak kabul edilmesidir. Yaygın kuvvetli asitleri öğrendikten sonra kimya problemlerindeki zayıf ve kuvvetli asitleri kolayca ayırt edebiliriz.
Aşağıdaki tabloda sık karşılaşılan bazı kuvvetli asitler listelenmiştir.
Yaygın kuvvetli asitler
| İsim | Formül |
|---|---|
| Hidroklorik asit | start text, H, C, l, end text |
| Hidrobromik asit | start text, H, B, r, end text |
| Hidroiyodik asit | start text, H, I, end text |
| Sülfürik asit | start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, S, O, end text, start subscript, 4, end subscript |
| Nitrik asit | start text, H, N, O, end text, start subscript, 3, end subscript |
| Perklorik asit | start text, H, C, l, O, end text, start subscript, 4, end subscript |
Kuvvetli ve zayıf bazlar
Sulu çözeltilerde tamamen iyonlarına ayrışan bazlar, kuvvetli baz olarak adlandırılır. Sodyum hidroksit (start text, N, a, O, H, end text) kuvvetli bazlara verilebilecek bir örnektir. Sodyum hidroksit, suda tamamen çözünerek sodyum iyonları ve hidroksit iyonları oluşturur:
Bu yüzden, suda bir sodyum hidroksit çözeltisi hazırlarsak, çözeltinin son halinde sadece start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript ve start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript iyonları olacaktır. Çözünmemiş start text, N, a, O, H, end text bulmayı beklemeyiz.
Şimdi, sudaki amonyağa (start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript) bakalım. Amonyak zayıf bir bazdır, dolayısıyla suda kısmen iyonlaşacaktır:
Amonyak moleküllerinden bazıları, amonyum iyonları ve hidroksit iyonları oluşturmak için sudan bir proton alır. Amonyak moleküllerinin suyla sürekli proton alışverişinde olduğu ve amonyum iyonlarının hidroksite sürekli proton vermekte olduğu bir dinamik denge oluşur. Çözeltideki ana madde iyonize olmamış amonyaktır (start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript), çünkü amonyak suyu sadece küçük bir oranda protondan arındırır.
Yaygın kuvvetli bazlar arasında 1A ve 2A grubu elementlerinin iyonları ile hidroksitlerin yaptığı bileşikleri bulunur.
Yaygın zayıf bazlar arasında, amonyak, trimetilamin ve piridin gibi azot içeren nötr bileşikler bulunur.
1. Örnek: Hidrojen fosfat ile yapılan bir asit-baz tepkimesini yazalım
Hidrojen fosfat (start text, H, P, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, 2, minus, end superscript) sulu çözeltilerde, zayıf baz veya zayıf asit olarak davranabilir.
Suda zayıf baz gibi davranan hidrojen fosfat tepkimesinin denkleştirilmiş denklemi nedir?
Hidrojen fosfat, bir Brønsted-Lowry bazı gibi davrandığı için; su bir Brønsted-Lowry asidi gibi davranmak zorundadır. Bu; suyun, hidroksit oluşturmak için bir proton vereceği anlamına gelir. Hidrojen fosfata bir proton eklenmesi start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, P, O, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, minus, end superscript oluşumuna neden olur:
Bu örnekte hidrojen fosfat zayıf bir baz olarak davrandığından, tepkimenin tersinir olduğunu göstermek için denge oklarını (\rightleftharpoons) kullanmamız gerekecek. Bu, bize suda zayıf baz olarak davranan hidrojen fosfat tepkimesi için aşağıdaki dengelenmiş denklemi verir:
Hidrojen fosfat gibi bir maddenin, ne zaman asit, ne zaman baz gibi davranacağını nasıl bilebiliriz? Kısa cevap; farklı tepkimeler mümkün olduğunda, farklı denge tepkimelerinin farklı denge sabitlerine sahip olmasıdır. Hangi dengenin tercih edileceği, çözeltinin pH'ı ve çözeltide hangi diğer türlerin olduğu gibi faktörlere bağlıdır. Tampon çözeltileri ve titrasyonları öğrenirken bu soruyu daha ayrıntılı bir şekilde ele alacağız!
Kavram kontrolü: Hidrojen fosfat sulu çözeltide zayıf bir asit gibi davransaydı dengelenmiş denklem neye benzerdi?
Eşlenik asit-baz çiftleri
Brønsted-Lowry asitleri ve bazlarını anladığımıza göre bu makalenin son konsepti yani eşlenik(konjuge) asit-baz çiftlerinden bahsetmeye başlayabiliriz. Brønsted-Lowry asit-baz tepkimelerinde, eşlenik asit, baz bir proton aldıktan sonra ortaya çıkan türdür. Buna karşın, eşlenik baz ise, asit proton verdikten sonra ortaya çıkan türdür. Bir eşlenik asit-baz çiftindeki iki tür, asidin kendi eşlenik bazına kıyasla fazladan bir start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript'e sahip olması dışında, aynı moleküler formüle sahiptir.
2. Örnek: Kuvvetli bir asidin çözünmesi
Suyla tepkimeye giren kuvvetli asit start text, H, C, l, end text'yi ele alalım:
Bu tepkimede, start text, H, C, l, end text bir protonunu suya verdiğinden dolayı start text, H, C, l, end text, bir Brønsted-Lowry asidi olarak davranmaktadır. start text, H, C, l, end text protonunu verdikten sonra start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript iyonu oluşur; bu da start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript'nin, start text, H, C, l, end text'nin eşlenik bazı olduğu anlamına gelir.
Su, start text, H, C, l, end text'den bir proton aldığı için bir Brønsted-Lowry bazı gibi davranmaktadır. Su bir proton aldığında start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript oluşur. Bu nedenle; start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text'nun eşlenik asidi olur.
Tepkimemizdeki her eşlenik asit-baz çifti bir Brønsted-Lowry asidi ve bir Brønsted-Lowry bazı içermektedir. Asit ve bazın arasında, tek bir proton farkı bulunur. Bir Brønsted-Lowry asidi ve bir Brønsted-Lowry bazı arasındaki tepkimelerde, genellikle iki eşlenik asit-baz çifti bulunur.
3. Örnek: Zayıf bir bazın iyonlaşması
Haydi zayıf baz olan amonyağın sudaki tepkimesini inceleyelim.
Amonyak bu tepkimede sudan bir proton almaktadır, bu nedenle de bir Brønsted-Lowry bazı gibi davranmaktadır. Sudan proton alan amonyak, start text, N, H, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, plus, end superscript oluşturur. Bu yüzden; start text, N, H, end text, start subscript, 4, end subscript, start superscript, plus, end superscript, amonyağın eşlenik asididir.
Amonyağa bir proton veren su, bir Brønsted-Lowry asidi gibi davranır. Su amonyağa proton verdikten sonra start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript oluşur. Bu yüzden; start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, suyun eşlenik bazıdır.
Amonyak zayıf bir baz olduğundan amonyum iyonu, hidroksite bir proton vererek tekrar amonyak ve su oluşturabilir. Yani, bir dinamik denge söz konusudur. Bu, zayıf asitler ve bazlar içeren tepkimeler için her zaman geçerlidir.
Özet
- Bir Brønsted-Lowry asidi, bir proton (start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript) verebilme kapasitesine sahip herhangi bir türdür.
- Bir Brønsted-Lowry bazı, bağlanmak için bir yalın elektron çifti gerektiren bir proton (start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript) alabilme kapasitesine sahip herhangi bir türdür.
- Su amfoteriktir, yani hem Brønsted-Lowry asidi hem de Brønsted-Lowry bazı gibi davranabilir.
- Kuvvetli asit ve bazlar sulu çözeltilerde tamamen iyonize olurken zayıf asit ve bazlar kısmen iyonize olurlar.
- Bir Brønsted-Lowry asidinin konjuge (eşlenik) bazı; bir asit, bir proton verdiğinde oluşan ortaya çıkan türdür. Bir Brønsted-Lowry bazının konjuge (eşlenik) asidi ise; bir baz, bir proton aldığında ortaya çıkan tür olarak tanımlanabilir.
- Bir konjuge (eşlenik) asit-baz çiftindeki iki tür; asidin konjuge (eşlenik) bazdan bir fazla start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript'e sahip olması dışında aynı moleküler formüle sahiptir.
1. Alıştırma: Asit-baz tepkimelerini ayırt edelim
Brønsted-Lowry teorisine göre, aşağıdakilerden hangileri asit-baz tepkimeleridir?
2. Alıştırma: Eşlenik asit-baz çiftlerini ayırt edelim
Hidroflorik asit (start text, H, F, end text), suda aşağıdaki denkleme göre çözünen zayıf bir asittir:
Bu tepkimede start text, H, F, end text'nin eşlenik bazı hangisidir?
Tartışmaya katılmak ister misiniz?
Henüz gönderi yok.