Brönsted savak és bázisok

Talán hallottad már a sav kifejezést, amit a mindennapi életünkben használunk. De ebben a videóban szakszerűbb meghatározást adunk a savakra. Részben arra koncentrálunk, amit leginkább használunk. De a későbbi videókban látni fogjuk, hogy van más egész jól ismert meghatározás a savakra, amelyet szintén használunk azon kívül, amit itt megnézünk majd. De most a Brönsted-Lowry-féle meghatározásra koncentrálunk. A Brönsted savak és bázisok meghatározására. Ezen a képen Brönsted látható. Ezen a képen Lowry. Az 1920-as években dolgozták ki a sav-bázis elméletet. Tehát a Brönsted-Lowry-féle elmélettel, a Brönsted savak és bázisok definíciójával foglalkozunk. Eszerint a savak proton-... proton helyett igazából írhatnánk hidrogénion-donort. Miért ugyanaz a proton és a hidrogénion? A hidrogén leggyakoribb izotópjának az atommagjában csak egy proton van, és nincs neutron. És ha semleges, akkor van egy körülötte keringő, az atompálya mentén ugrándozó elektron. Tehát itt van ez az atompálya mentén ugrándozó elektron. De ha ionizálódik, leszakad az elektronja. Tehát ha leszakad az elektronja, egy proton marad. Ezért van az, hogy a proton, a H⁺ általában pontosan ugyanazt jelenti. Tehát ez a sav. Mi lenne a bázis? Ezen definíció alapján el tudod képzelni, hogy a bázis protondonor, vagy mondhatod, hogy hidrogénion-akceptor. Tegyük ezt egy kicsit még kézzelfoghatóbbá néhány példával. Az egyik legerősebb ismert sav a hidrogén-klorid. Lerajzolom. Ez egy hidrogén, amely kovalens kötést létesít a klórral. A klórral, itt. Rajzoljuk le a klór nemkötő elektronpárjait. A kovalens kötésben résztvevő elektronon kívül van három másik nemkötő elektronpárja. Mint ez. Vegyük a hidrogén-kloridot, tegyük vizes oldatba, tehát itt vizes oldatban van. A vizes oldatot így fogod felírva látni. Ez csak a vizes oldatot jelenti. Tehát így írhatod fel. Hidrogén-klorid vizes oldatban. Ha egy kicsit jobban ki szeretnéd fejteni, akkor azt mondhatod, hogy lesz néhány vízben oldott formájú vízmolekula. A vizes oldat csak annyit jelent, hogy folyékony vízben van oldva. Néhány vízmolekula folyékony állapotban van. Ez tehát egy vízmolekula itt. Tehát egy oxigén kapcsolódik két hidrogénhez. Néha így láthatod leírva, cseppfolyós állapotban van. Mit gondolsz, mi fog történni? Azt már mondtam, hogy ez erős sav itt. Tehát ez tényleg szeretne protont leadni. Ez tényleg le szeretné adni ezt a hidrogént, de nem engedi, hogy a hidrogén megtartsa az elektronját. Tehát valószínűleg mi fog történni? Az elektronpár mindkét elektronját magához ragadja a klór. Utána ezt a hidrogéniont – mivel az elektronját elvették – elkaphatja egy arra tartó vízmolekula. Ne feledd, egy valódi oldatban nem valószínű, hogy tudják, mit kell tenni. Csak egymásnak ütköznek. És attól függően, hogy mennyire akarnak valamit csinálni, bekövetkeznek ezek a reakciók. El tudod képzelni, hogy ez a nemkötő elektronpár itt, ez képes lehet kovalens kötés kialakítására ezzel a hidrogénnel. Mi fog történi? Csak egy nyíllal írom fel, mivel ez a reakció jobbra nagyon erősen preferált, mert ez erős sav. Azután megmarad még a klór, aminek megvan a három nemkötő párja, ahogy előtte is. Azután megszerzi ezt a két elektront is innen. Tehát szerzett egy további elektront, és most negatív töltése van. Ez a kloridanion. Tehát negatív töltésű. És mi a helyzet ezzel a vízmolekulával? Ebben a vízmolekulában van az oxigén, vannak hidrogének, de most nem csak két hidrogén van, megszerezte ezt a hidrogént. Ezt a hidrogént talán kicsivel másabb színnel rajzolom, így nyomon követheted. Itt van a hidrogén. És láthatod, ahogy ez a nemkötő pár, létrehozza ezt a kovalens kötést. Van a másik két kovalens kötés a másik két hidrogénnel. És azután itt van ez a nemkötő pár. Továbbra is megvan ez a nemkötő pár. Mi történik? Ez a vízmolekula szerzett egy protont, ez a hidrogén nem hozott magával elektront. Ha csak egy protont szerzett, akkor most, ha semleges volt előtte, akkor most pozitív töltése van. Tehát mi történt? Hidrogén-kloridot adtunk a vízhez. Vizes oldatban. Ez protont adott a vízmolekulának. Tehát melyik a sav, és melyik itt a bázis? Ha megnézzük így a reakciót, látjuk, hogy ez a sav, a hidrogén-klorid – szó szerint hidrogén-kloridnak nevezik, és itt a víz bázisként viselkedik. Ahogy látod, a víz ténylegesen savként vagy bázisként is viselkedhet. Tehát a víz bázisként viselkedik. Most lehet, hogy azt mondod, hogy jó, ez a reakció erősen jobbra játszódik le, de ahogy tudod, elképzelhetőek olyan körülmények, ahol a klorid felvehet egy protont, mivel negatív töltése van. És igazad van. Ez a reakció erősen eltolódik jobbra, de ha a sav leadta a protonját, akkor ami itt marad, az a konjugált bázis. Ugyanazzal a színnel írom. Tehát ez a hidrogén-klorid konjugált bázisa. A kloridanion. A konjugált bázisa a hidrogén-kloridnak. Ez itt a konjugált sav, mivel el tudod képzelni, hogy bizonyos körülmények között, protont ad át másnak. Hidrogént ad át anélkül, hogy elektront adna át. Ez tehát a H₂O konjugált sava. A víz, a vízmolekula konjugált sava. Majd látni fogod, hogy a víz savként is és bázisként is viselkedhet, de ez most legalább valamilyen alapot nyújt a Brönsted-Lowry-féle savak és bázisok definíciójához. Most még egy dolgot szeretnék hozzátenni. Néhány könyvben azt, ami itt van, hogy ha vizes oldatba teszed, oxóniumion keletkezik, néha így látod leírva. Néha így látod. Tehát van a hidrogén-klorid, nem rajzolom most le részletesen, vizes oldatban. Tehát vízben van. Felírják az így lejátszódó reakciót, és azt mondják, valamennyi hidrogénion keletkezik, ezek a protonok. És keletkezik... ja és azt mondhatjuk, hogy vizes oldatban lesz. És keletkezik valamennyi kloridanion. Kloridanion a vizes oldatban. Ez nem helytelen, de fontos megérteni, hogy amikor ezekről a hidrogénionokról beszélünk itt... tudjuk, hogy ha hidrogénionok vannak vizes oldatban, nem csak magukban vannak. Magához ragadja őket egy vízmolekula, és oxóniumion keletkezik. Ez sokkal közelebb van, úgy vélem, ahhoz, ami ténylegesen történik, ha oxóniumion képződéséről beszélünk, szemben a puszta protonokkal. Mivel ezeket a protonokat vizes oldatban egy vízmolekula magához ragadja, hogy oxóniumion keletkezzen. Ezért csináltam ezt így, itt fent.