Kyseliny a zásady

Brönstedova teória kyselín a zásad (1923)
Kyseliny sú látky schopné odovzdávať protóny Þ sú donormi protónov, zásady sú látky, ktoré sú schopné protóny viazať Þ sú akceptormi protónov, látka môže mať vlastnosti kyseliny len v prítomnosti zásady a vlastnosti zásady len v prítomnosti kyseliny, kyselinami a zásadami nemusia byť len elektroneutrálne molekuly, ale aj anióny a katióny, príklady kyselín:HNO , HCl, H SO , H SO , H PO , HCO , H PO , H PO , HPO , H O , H O, NH, príklady zásad: CO , S , NO , H PO , F , HCO , H O, OH , NH, niektoré látky ( H PO , H O, HCO ) môžu byť aj kyselinami aj zásadami nazývame ich amfotérne (amfolyty)

Lewisova teória kyselín a zásad
Použitie v prípade tzv. aprotných rozpúšťadiel, ktorých molekuly nie sú schopné odovzdávať ani viazať protóny (napr. kvapalný oxid siričitý, benzén) Þ zásada je donorom voľného elektrónového páru, kyselina môže viazať voľný elektrónový pár inej častice, je teda jeho akceptorom. Neutralizácia kyseliny zásadou je podmienená vznikom donorno-akceptornej väzby, význam predovšetkým v chémii koordinačných zlúčenín - všetky centrálne atómy (napr. katióny kovov) akceptory elektrónových párov, t.j. Lewisove kyseliny a všetky ligandy (napr. H2O, NH3, Cl-) sú ako donory elektrónových párov Lewisove zásady. Nedostatok Lewisovej teórie - kyselina sírová (H2SO4), chlorovodíková (HCl) a dusičná (HNO3) by nemali byť kyselinami, lebo nie sú schopné viazať voľný elektrónový pár.

Arrheniovej teórie (1887)
Kyselina taká zlúčenina, ktorá sa vo vodnom roztoku ionizuje za vzniku vodíkových katiónov, zásada je zlúčenina, ktorá sa ionizuje za vzniku hydroxidových aniónov.
HNO3 -H+ +NaOH- Na+ + OH-, sila kyselín a zásad - závisí od koncentrácie vodíkových alebo hydroxidových iónov v roztoku, ktorá je určená stupňom ionizácie. Neutralizácia kyseliny zásadou - zlučovanie vodíkových a hydroxidových ióny za vzniku veľmi málo ionizovanej vody a uvolnenie tzv. neutralizačného tepla.H+ + OH- H2O

Protolytické reakcie
Reakcie, pri ktorých dochádza k odovzdávaniu a prijímaniu protónov (katiónov H+) medzi kyselinami a zásadami, nazývajú sa aj acidobázické , acidum = kyselina, báza = zásada, formálne sa môžu rozdeliť na 2 čiastkové reakcie a to: kyselina - H+ Û zásada (nazýva sa konjugovaná zásada),(donor), zásada + H+ Û kyselina (konjugovaná kyselina)(akceptor), konjugovný pár,konjugovaný pár 1, kyselina + zásada Û konjugovaná kyselina + konjugovaná zásada,konjugovaný pár 2, rovnovážny stav v protolytických reakciách je charakterizovaný dynamickou rovnováhou medzi reaktantmi a produktmi, stálou koncentráciou jednotlivých kyselín a zásad, ktorá pre určitú protolytickú reakciu závisí len od teploty.

Sila kyselín a zásad
Sila kyselín = kyslosť – schopnosť odštepovať protóny, sila zásad = zásaditosť – schopnosť protóny viazať, určuje sa najčastejšie vzhľadom na vodu HNO + H O Û H O + NO, disociácia kyseliny dusitej vo vode. Rovnovážna koncentrácia oxóniových katiónov H O závisí od jej sily. Čím je kyselina silnejšia, tým je vo vode viac disociovaná.Mierou sily kyselín je ich disociačná konštanta, vzťah pre výpočet disociačnej konštanty kyseliny HA, ktorej disociáciu znázorňuje rovnica HA + H O Û H O + A možno zapísať:[H O ]. [A ],K(HA)=HA,Čím je hodnota disociačnej konštanty kyseliny väčšia, tým má väčšiu schopnosť odštepovať protóny- silné kyseliny - vo vodnom roztoku sú skoro úplne disociované, disociačná konštanta K(AH) > 10-2, HClO , HI, HBr, HCl, HNO , H SO,stredne silné kyseliny – hodnoty disociačných konštánt sú v rozmedzí 10-2 až 10-4, H PO , HCOOH, slabé kyseliny – disociačná konštanta je menšia ako 10-4, H CO , H S, sila zásad sa určuje na základe veľkosti hodnôt disociačných konštánt K(B). Čím je hodnota disociačnej konštanty zásady väčšia, tým je silnejšou zásadou (tým ma väčšiu schopnosť viazať protóny):[HB ]. [OH ]

Disociácia vody a pH
Molekuly vody môžu protóny prijímať i odovzdávať - pri vlastnej ionizácii vody, autoprotolýze, sa vo vode ustáli dynamická rovnováha:N O + H O Û H O + OH, vzťah pre rovnovážnu konštantu autoprotolýzy vody má tvar: disociácia vody je veľmi malá, preto možno koncentráciu vody považovať za konštantu a uvedený vzťah upraviť na:K·[H2O]2 = Kv = [H3O+]·[OH-] = 1.10-14 mol2.dm-6,cH3O+ = cOH- = 10-7 mol.dm-3, takto definovaná rovnovážna konštanta Kv sa nazýva iónový súčin vody. Experimentálne sa zistilo, že pri teplote 25 oC ma iónový súčin vody hodnotu 1 . 10 –14

Neutrálne, kyslé a zásadité roztoky
Podľa hodnoty koncentrácie iónov [H O ] rozdeľujeme roztoky na neutrálne, kyslé a zásadité: neutrálne roztoky [H O ] = [OH ] = 10 mol . dm, kyslé roztoky [H O ] [OH ],[H O ] 10 mol . dm, zásadité roztoky [H O ] [OH ],[H O ] 10 mol . dm, nepraktické počítanie so zápornými exponentami Þ zaviedla sa logaritmická stupnica Þ kyslé, neutrálne a zásadité roztoky sa charakterizujú pomocou pH., pH sa rovná zápornej hodnote dekadického logaritmu číselnej hodnoty koncentrácie oxóniových katiónov,pH = - log[H3O+],pOH = - log[OH-],pKv = -logKv = 14, delenie podľa hodnoty pH: neutrálne pH = 7, kyslé pH 7, zásadité pH 7

Neutralizácia
Reakcia kyseliny so zásadou, exotermická reakcia, ktorá prebieha samovoľne a veľmi rýchlo, lebo má nízku aktivačnú energiu. (Katión vodíka je vo vodnom prostredí veľmi pohyblivý), rovnováha je výrazne posunutá na pravú stranu, lebo voda je veľmi málo disociovaná. Využíva sa pri neutralizačných titráciách – umožnenie stanoviť koncentráciu H O alebo OH v roztoku

Hydrolýza solí
Protolytická reakcia iónov rozpustenej soli s vodou, pri ktorej vznikajú ióny H O alebo OH, to, či bude roztok soli kyslý, zásaditý alebo neutrálny závisí od toho, z akých katiónov a aniónov je soľ zložená Þ rozoznávame 4 typy solí, soľ, ktorú tvorí kyslí katión (vo vode sa správa ako kyselina) a anión, ktorý s vodou nereaguje, napr. chlorid amónny, chlorid železitý /hlinitý / meďnatý, dusičnan chromitý, roztok je kyslý NH4+ H2O - NH3 + H3O+ soľ, ktorú tvorí zásaditý anión a katión, ktorý s vodou nereaguje, napr. sulfid draselný, uhličitan sodný, octan sodný, roztok je zásaditý CN- + H2O - HCN + OH- soľ, ktorú tvorí kyslý katión a zásaditý anión, napr. octan amónny, roztok je približne neutrálny NH4 + H2O ↔ NH3 + H3O+H3COO- + H2O ↔ CH3COOH + OH-soľ, ktorú tvorí katión a a