Кислоти та основи Сполучені пари кислотно-лужних
З цього рівняння ми можемо зробити висновок, що за Бренстедом HCl поводиться як кислота, оскільки виділяє протон. Вода поводиться як основа Бренстеда, оскільки поглинає протон, що було критерієм для основи. Оскільки HCl може виділяти лише один протон, соляну кислоту називають однопротонною. Однак мультипротонові кислоти також існують. Прикладом такої багатопротонної кислоти може бути фосфорна кислота (H3PO4). Як легко видно, фосфорна кислота містить 3 атоми водню. Якщо фосфорна кислота тепер вивільняє один з цих 3 протонів, їх залишається 2. Реакція на це така:
Оскільки фосфорна кислота може виділяти ще більше протонів, вивільнення першого протона також відоме як перша стадія протолізу. Другий етап протолізу буде наступним:
І третя стадія протолізу:
Отриманий продукт - це також відомий як іон фосфату. Як легко зрозуміти, фосфатний іон не містить жодних інших атомів водню, які могли б виділятися як протони. Таким чином, фосфатний іон більше не є кислотою, і ми знаємо, що фосфорна кислота має лише 3 рівні протолізу. Кількість початкових протонів, які можна вивільнити, також визначає кількість стадій протолізу. Зазвичай кислотність знижується з рівнем протолізу. Це означає, що кислотна сила фосфорної кислоти аж до фосфатного іона може бути описана наступним чином:
- H3PO4> H2PO4-> HPO42-
Кон'юговані кислотно-лужні пари
Якщо ми позначаємо кислоту HX, а відповідну основу - X-, можна записати таку реакцію з водою:
Однак, оскільки мають місце як пряма, так і зворотна реакції, цю реакцію також можна записати наступним чином:
Єдина помітна різниця між HX та X- - відсутність протона. Отже, основою є депротонована форма кислоти. Такі кислотно-основні пари, які відрізняються лише одним протоном, називаються відповідними кислотно-основними парами. Розглянемо вже відому реакцію соляної кислоти з водою як приклад відповідної кислотно-основної пари.
У цьому випадку, звичайно, соляна кислота є кислотою. Отже, вода діє як основа. Соляна кислота віддає протон у воду. Це створює хлористий аніон та оксоній. Хлорид-аніон точно відповідає соляній кислоті - за винятком відсутнього протона. З цієї причини хлористий аніон є основою, що відповідає соляній кислоті. З іншого боку, оксоній точно відповідає воді - за винятком доданого протона. Оскільки оксоній є протонованою формою води, це також кислота, що відповідає базовій воді. Взаємозв'язок проілюстровано на графіку нижче.
Подібним чином, кон'юговані кислотно-основні пари також можна знайти для реакцій, в яких вода реагує як кислота. У наступному прикладі аміак використовується як основа. Аміак (NH3) може поглинати інший протон і реагувати, утворюючи іон амонію. Крім того, вода віддає протон і утворює гідроксид.
Якщо поглянути на зворотну реакцію, NH4 + виділяє протон, саме тому він реагує як (кон'югована) кислота. OH-, навпаки, приймає протон у зворотній реакції, саме тому він реагує як (кон'югована) основа.