Arrheniova teorie kyselin a zásad

Arrheniova teorie kyselin a zásad je první teorií svého druhu. Definuje podstatu kyselin a zásad ve vodném roztoku. Platí pouze pro vodné roztoky, a nevysvětluje acidobazický charakter u látek, které nemají hydroxylovou skupinu OH− nebo vodíkový kationt H+. Je pojmenována po švédském fyzikálním chemikovi Svante Arrheniovi.

Historie

Kyseliny a zásady se až do druhé poloviny 19. století rozlišovaly jen podle specifických reakcí, projevů nebo i podle chuti a o příčinách rozdílu mezi kyselinami a zásadami a o jejich působení nebylo známo téměř nic. Kyseliny byly charakterizované zbarvením lakmusového papírku, kyselou chutí, reakcí s vápencem za vzniku oxidu uhličitého, rozpouštěním neušlechtilých kovů za vzniku vodíku atp. Zásady byly charakteristické modrým zbarvením lakmusového papírku, zmýdelňováním tuků atd.[1] V osmdesátých letech devatenáctého století švédský chemik Svante August Arrhenius studoval průchod elektrického proudu chemickými roztoky a na základě těchto pokusů navrhl disociační teorii, za kterou obdržel v roce 1903 Nobelovu cenu.[2]

Podstata Arrheniovy teorie

Arrheniovo pojetí kyselin a zásad je (z dnešního pohledu) velmi úzké. Vztahuje se jen na vodné roztoky a nepřihlíží k interakcím rozpuštěných látek s rozpouštědlem (srovnej: Bronstedtova teorie kyselin a zásad a Lewisova teorie kyselin a zásad a další).

Podle této teorie je kyselina sloučenina, která ve vodném roztoku ionizuje za vzniku vodíkových kationtů, zásada pak ionizuje za vzniku hydroxidových aniontů. Síla kyselin a zásad závisí podle Arrhenia na stupni ionizace, čím víc jsou kyseliny a zásady v roztoku ionizované, tím jsou silnější. Když smísíme vodné roztoky kyseliny a zásady, slučují se vodíkové a hydroxidové ionty za vzniku málo disociované vody – H+ + OH− ⇌ H2O , v tom je podstata neutralizace kyselin zásadou. Neutralizační teplo ( reakční teplo neutralizace) je u silných kyselin a zásad vždy stejné a má hodnotu ΔH = –56,74 kJ na 1 mol vzniklé vody. Toto však platí pouze při reakci silných kyselin a zásad, kdy je reakce jednosměrná a jedná se pouze o jedinou reakci. U slabých kyselin a zásad je hodnota neutralizačního tepla jiná, protože neutralizace je rovnovážná, neproběhne pouze jedním směrem a dochází i k jiným reakcím, např. k další disociaci slabé kyseliny či zásady.[1]

Kyseliny[pozn. 1]

Kyselina ionizuje za vzniku kationtu H+.[1]

HA ⇌ H+ + A−

Například:

HCl ⇌ H+ + Cl−
HNO3 ⇌ H+ + NO3−

Zásady

Zásada ionizuje za vzniku hydroxidového aniontu OH−[1]

BOH ⇌ B+ + OH−

Například:

NaOH ⇌ Na+ + OH−
KOH ⇌ K+ + OH−

Neutralizační rovnice

Podle teorie probíhá neutralizační rovnice podle následujícího schématu:

kyselina + zásada ⇌ sůl + voda

Např.:
2HCl + Ca(OH)2 ⇌ CaCl2 + 2H2O
CH3COOH + NaOH ⇌ CH3COONa + H2O

Voda vzniká spojením OH− a H+:

H+ + OH− ⇌ H2O

Reference

  1. ↑ a b c d GAŽO, Ján; A KOLEKTIV. Všeobecná a anorganická chémia. 2. vyd. Bratislava: ALFA, 1978. 808 s. S. 211 –218. 
  2. ↑ The Nobel Prize in Chemistry 1903. NobelPrize.org [online]. [cit. 2022-02-27]. Dostupné online. (anglicky) 

Poznámky

  1. ↑ V zápisu chemických reakcí jsou použity dvojité šipky pro rovnovážné reakce, v době Arheniově se pravděpodobně nepoužívaly, ale Arrhenius si byl zřejmě rovnovážného charakteru reakcí vědom. V moderní literatuře jsou při popisu Arrheniovy teorie používány.