1924 年、化学者の Johannes Nicolaus Bronsted と Thomas Martin Lowry は、陽子 (H+ イオン) を供与または受容する能力に基づいて、酸と塩基を自律的に特徴付けました。この理論では、酸はプロトン供与体であり、塩基はプロトン受容体であると説明されています。両性化合物は、ブレンステッド・ローリー酸と塩基の両方として機能します。
理論によると、塩基と酸が反応するたびに、塩基は共役酸を生成します。同様に、酸はその共役塩基を形成します。この現象は、プロトンを交換することによって起こります。
ブレンステッド・ローリー酸塩基理論は、酸と塩基に関するアレニウス理論のステレオタイプです。
酸と塩基の定義
アレニウスの理論では、酸は水溶液中で解離して H+ (水素イオン) を生成する物質と定義されています。対照的に、塩基は、特定の水溶液中で解離して OH- に (水酸化物イオン) を提供する物質です。
次の式は定義を表しています:
酸 + 塩基 ⇌ 共役塩基 + 共役酸.
反応は順方向と逆方向の両方で発生する可能性があるため、上記の式では平衡記号を使用しています。酸 HA は、プロトンを失ってその共役塩基 A を作ることができます。塩基である B は、プロトンを受け取ってその共役酸 HB+ になることができます。
ほとんどの酸塩基反応は迅速であるため、反応成分は一般に動的平衡状態にあります。
ブレンステッド・ローリー理論
ブレンステッド・ローリーの酸と塩基の理論によれば、プロトン (H+) 供与体は酸を表し、プロトン受容体は塩基を表します。ブレンステッド・ローリー酸がプロトンの 1 つを失うと、共役塩基が形成されます。同様に、ブレンステッド・ローリー塩基によってプロトンを獲得すると、共役酸が形成されます。
Bronsted-Lowry は、ある分子またはイオンから別の分子またはイオンへの陽子移動を酸塩基反応と定義しています。
以下に示す酸塩基反応を見てください:
CH3COOH + H2O⇌CH3COO- + H3O+
酢酸 (CH3COOH) は、水 (H2O) にプロトンを供与し、その共役塩基である酢酸イオン (CH3COO) を形成するため、酸性です。 H2O は、CH3COOH からプロトンを受け取り、その共役酸であるヒドロニウム イオン (H3O+) に変換されるため、塩基として指定されています。
最初の反応では、酸の共役塩基と塩基の共役酸が酸塩基反応を起こします。前の例では、酢酸塩が逆反応の塩基であり、ヒドロニウム イオンが酸です。
注意事項
- ブレンステッド-ラウリー酸:陽子 (H+) を失う化学基。
- Bronsted-Lowry 塩基:陽イオン/陽子を獲得できる単一の電子対を持つ化学基。
- 共役塩基:ブレンステッド-ラウリー酸からプロトンを受け取ります。
- 共役酸:ブロンステッド・ローリー塩基にプロトンを失います
- 共役酸-塩基ペアの分子式は、酸が共役塩基よりも H+ が 1 つ多いことを除いて、元の酸-塩基ペアの分子式と同じです。
- 強酸/強塩基:水または水溶液中で完全にイオン化する化合物
- 弱酸/弱塩基:水溶液または水中で部分的にしか解離しない化合物。
- 両性化合物:ブレンステッド-ローリー酸とブレンステッド-ローリー塩基の両方として機能します。例:水
ルイス酸塩基理論との比較
おやすみなさい。ルイスは、ブレンステッドとローリーが理論を発表したのと同じ年に、酸塩基反応の別の理論を発表しました。
電子構造は、このルイスの理論を支えています。ルイス塩基は、電子対を得ることができるルイス酸に電子対を与えることができる化合物です.
ルイスのデモンストレーションは、電子構造を使用してブロンステッド・ローリー分類を説明しています。
HA + B ⇌ A- + BH+
上記の表現では、2 つの共役塩基 A- と B のすべてが、孤立電子対を保持しています。したがって、ルイス酸であるプロトンがそれらの間を通過する可能性があります。
結論
プロトン H+ を供与できるすべての種は、Bronsted-Lowry 酸と呼ばれます。陽子を受け入れる能力があり、H+ と結合するために孤立電子対を必要とする種は、Bronsted-Lowry 塩基です。
酸がそのプロトンを供与した後に確立される種は、ブレンステッド-ローリー酸の共役塩基です。塩基がプロトンを受け取った後に形成される種は、ブレンステッド・ローリー塩基の共役酸です。共役酸-塩基ペアは、酸に余分な H+ があることを除いて、共役塩基と同じ分子式を持っています。
両性物質の例は水です。これは、ブレンステッド・ローリー酸およびブレンステッド・ローリー塩基として機能できることを意味します。
