Кислотно-основные свойства

При трактовке явлений адгезии (химический механизм) плодотворной является теория кислот и оснований.

В наше время наиболее распространенными являются три теории кислоты и оснований, которые не противоречат друг другу, а наоборот дополняют.

- Теория сольвосистем.

В соответствии с данной теорией кислота – это такое соединение, которое дает положительные ионы, образуются которые при собственной диссоциации растворителя (Н3О+, NH4+). Положительная сторона данного определения в том, что оно не привязано к водным растворам.

- Протонная теория кислот и оснований.

В соответствии с данной теорией кислоты – это водородсодержащие вещества, которые при реакциях отдают положительные ионы водорода – протоны. Недостаток теории в том, что она не включает в себя вещества, не содержащие водорода проявляющие кислотные свойства – апротонные кислоты.

- Электронная теория была предложена Льюисом в 1923 г. В соответствии с данной теорией кислота – это принимающее электронные пары вещество, т.е. акцептор электронных пар. Согласно теории Льюиса кислотой могут быть и молекула, и катион, с низкой по энергии свободной молекулярной орбиталью.

- Пирсон ввел понятие жестких и мягких кислот и оснований, тем самым модифицировав теорию Льюиса с учетом характеристик орбиталей-акцепторов (принцип Пирсона или принцип ЖМКО).

Принцип ЖМКО: кислотно-основные взаимодействия протекают таким образом, что "жесткие" кислоты предпочтительно связываются с "жесткими" основаниями, а "мягкие" кислоты - с "мягкими" основаниями. При оценке "жесткости" и "мягкости" кислот и оснований учитывают их хим. состав и электронное строение, а также сравнительную устойчивость образуемых ими кислотно-основных комплексов:

А +:В → А: В,

где А - кислота Льюиса,

:В - основание,

А: В - кислотно-основной комплекс.

"Жесткие" кислоты - акцепторы с низкой поляризуемостью, высокой электроотрицательностью, трудно восстанавливаются, их незаполненные граничные орбитали имеют низкую энергию;

"мягкие" кислоты - акцепторы с высокой поляризуемостью, низкой электроотрицательностью, легко восстанавливаются, их своб. граничные орбитали имеют высокую энергию.

"Жесткие" основания - доноры с низкой поляризуемостью, высокой электроотрицательностью, трудно окисляются, их занятые граничные орбитали имеют низкую энергию;

"мягкие" основания доноры с высокой поляризуемостью, низкой электроотрицательностью, легко окисляются, их занятые граничные орбитали имеют высокую энергию.

Предпочтительное связывание "жестко-жестких" и "мягко-мягких" реагентов в рамках теории возмущения объясняется тем, что взаимод. между орбиталями с близкой энергией более эффективно, чем между орбиталями, разнящимися по энергии, т. е. подчеркивается преимущество электростатич. ("жестко-жесткого") или ковалентного ("мягко-мягкого") взаимодействия.

Силу кислот и оснований оценивают значением функции кислотности Гаммета Но:

Но =-lg(аf_В/f_А),

где а — активность протона для кислоты Бренстеда, или активности кислоты Льюиса;

f _В и f _А — коэффициент активности адсорбированного основания и сопряженной ему кислоты.