Протолітична теорія кислот та основ Бренстеда-Лоурі
Класичні уявлення про кислоти та основи базуються на теорії електролітичної дисоціації С. Арреніуса. Кислоти з цієї теорії - це речовини, які при розчиненні у воді дисоціюють з утворенням іона Н +, а основи - речовини, які дисоціюють з утворенням іона ВІН -. Однак теорія електролітичної дисоціації не пояснює кислотні або основні властивості деяких органічних сполук, наприклад, амінів, амідів та ін. Неясно також, які речовини вважати кислотами та основами у неводних розчинниках.
Найбільш загальною теорією кислот і основ стала протолітична теорія Бренстеда-Лоурі (1923).
У протолітичній теорії кислотами називають речовини, здатні віддавати протон іншій речовині, а основами – речовини, здатні приймати протон.
За цим визначенням коло речовин, званих кислотами та основами, розширилося. До кислот стали також відносити такі частинки як NH4 + , HSO4 - , а до основ - СО3 2-, NH3 і т.д. Всі реакції кислотно-основної взаємодії складаються з цієї теорії в оборотному перенесенні протона (іона Н +) від кислоти до основи. В результаті утворюється пара нових частинок, одна з яких знову здатна віддавати протон, а інша приєднувати його. Таким чином, кислота виявляється в парі з сполученою основою, а основа – з сполученою кислотою:
кислота основа пов'язана
HCN + OH - ↔ HOH + CN - .
кислота основа пов'язана
З'єднання, які можуть і віддавати, і приєднувати протон називаються амфіпротними або амфолітами. Амфолітом є, наприклад вода, кислотні залишки:
Важливе місце у протолітичній теорії займає таке явище як автопротоліз розчинників. Було показано, що вода дисоціює засхемою
тобто одна молекула води є кислотою, інша – основою. В результаті утворюється нова кислота Н3О + і нова основа ВІН -.
Неводні розчинники, як і вода протолізують на сольватований протон і аніон:
Істотною перевагою протолітичної теорії є облік впливу розчинника на процес кислотно-основної взаємодії. Дисоціацію кислоти НА розчиннику Solv можна представити схемою
НА + Solv ↔ HSOlv + + A – .
Стан цієї рівноваги залежить як від здатності кислоти віддавати протон, так і від здатності розчинника його приймати. Облік подібних взаємодій важливий під час розгляду кислотно-основних реакцій у неводних середовищах.
Однак протолітична теорія не пояснює кислотно-основні властивості сполук, що не взаємодіють з протонами. Так, рідкий SO2 піддається самоіонізації, хоча протони реакції не беруть участь, і в ньому може проходити типова кислотно-основна реакція з виділенням молекули розчинника:
У зв'язку з цим було створено низку найбільш загальних теорій, у тому числі найбільш відома електронна теорія Р. Льюїса.