If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Եթե գտնվում ես վեբ զտիչի հետևում, խնդրում ենք համոզվել, որ *.kastatic.org և *.kasandbox.org տիրույթները հանված են արգելափակումից։

Հիմնական նյութ

Արենիուսի թթուներ և հիմքեր

Արենիուսի թթուների և հիմքերի սահմանումը, և Արենիուսի թթու-հիմք ռեակցիաներ 

Հիմնական դրույթներ

  • Արենիուսի թթու կարող է համարվել ցանկացած նյութ, որը մեծացնում է start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript իոննների կոնցենտրացիան ջրային լուծույթում։
  • Արենիուսի հիմք կարող է համարվել ցանկացած նյութ, որը մեծացնում է start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript իոնների կոնցենտրացիան ջրային լուծույթում։
  • Ջրային լուծույթում start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript իոնները անմիջապես փոխազդում են ջրի մոլեկուլների հետ՝ առաջացնելով հիդրօքսոնիում իոններ՝ start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript։
  • Թթվահիմնային կամ չեզոքացման ռեակցիաներում Արենիուսի թթուն և հիմքը սովորաբար փոխազդում են՝ առաջացնելով աղ և ջուր։

Ներածություն

Թթուներն ու հիմքերն ամենուր են՝ խոհանոցիդ քացախից ընդհուպ մինչև լոգարանիդ օճառը։ Սակայն ի՞նչ նկատի ունենք ասելով, որ ինչ որ բան թթվային կամ հիմնային է։ Այս հարցին պատասխանելու համար՝ պետք է ուսումնասիրենք թթուները և հիմքերը նկարագրող մի քանի տեսություններ։ Այս հոդվածում կկենտրոնանանք Արենիուսի տեսության վրա։

Արենիուսի թթուներ

Թթուների և հիմքերի՝ Արենիուսի տեսությունը առաջադրվել է 1884 թվականին շվեդ քիմիկոս Սվանտե Արենիուսի կողմից։ Նա առաջարկել է որոշակի միացություններ դասակարգել որպես թթուներ և հիմքեր՝ հիմնվելով այն հանգամանքի վրա, թե ինչ տեսակի իոններ են առաջացնում այդ միացությունները, երբ ավելացվում են ջրին։
Երկու նռնագույն թուրինջների նկար, որտեղ մեկը ամբողջական է, իսկ մյուսը՝ երեք կտորի կտրտած։
Ցիտրուսային մրգերը, ինչպիսին է թուրինջը, պարունակում են մեծ քանակությամբ կիտրոնաթթու, որը տարածված օրգանական թթու է։ Նկարը վերցված է՝ Wikimedia Commons, CC BY-SA 2,5
Արենիուսի թթու կարող է համարվել ցանկացած նյութ, որը ջրային լուծույթում մեծացնում է start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54 իոնների (կամ պրոտոնների) կոնցենտրացիան։ Օրինակ՝ արի դիտարկենք քլորաջրածնական թթվի start text, H, C, l, end text(լ-թ)-ի ջրում դիսոցման ռեակցիան․
start color #1fab54, start text, H, end text, end color #1fab54, start text, C, l, end text, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, right arrow, start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, plus, start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis
Քլորաջրածնական թթվի ջրային լուծույթ պատրաստելիս, start color #1fab54, start text, H, end text, end color #1fab54, start text, C, l, end text-ը դիսոցվում է start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54 և start text, C, l, end text, start superscript, minus, end superscript իոնների։ Քանի որ այս գործընթացի հետևանքով start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54 իոնների կոնցենտրացիան ջրային լուծույթում մեծանում է, ապա քլորաջրածնական թթուն հանդիսանում է Արենիուսի թթու։

Ջրածնի՞, թե՞ հիդրօքսոնիում իոններ։

Ենթադրենք, որ պատրաստել ենք բրոմաջրածնական թթվի՝start text, H, B, r, end text 2 Մ ջրային լուծույթ, որը Արենիուսի թթու է։ Արդյո՞ք սա նշանակում է, որ այդ լուծույթում կունենանք 2 Մ start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript իոններ։
Իրականում՝ ոչ։ Գործնականում, դրականապես լիցքավորված պրոտոնները կփոխազդեն իրենց շրջապատող ջրի մոլեկուլների հետ՝ առաջացնելով հիդրօքսոնիում իոններ՝ start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript։ Այս ռեակցիան կարելի է գրել հետևյալ կերպ․
start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, plus, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, հ, right parenthesis, right arrow, start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis
Չնայած թթվի դիսոցման հավասարումները գրելիս հաճախ ցույց ենք տալիս start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի առաջացումը, բայց իրականում ջրային լուծույթում չկան ազատ start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis իոններ։ Դրա փոխարեն հիմնականում առկա են start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript իոններ, որոնք անմիջապես առաջանում են, երբ թթուն դիսոցվում է ջրում։ Հետևյալ նկարում պատկերված է հիդրօքսոնիում իոնի առաջացումը ջրից և ջրածնի իոններից՝ մոլեկուլային մոդելների միջոցով․
Նկարում կետի տեսքով պատկերված է պրոտոնը, որը փոխազդում է ջրի հետ՝ առաջացնելով հիդրօքսոնիում իոն։
Երբ թթուն դիսոցվում է ջրում՝ առաջացնելով start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript իոններ (պրոտոններ), վերջիններս անմիջապես փոխազդում են ջրի հետ՝ առաջացնելով start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript։ Ուստի՝ քիմիկոսները օգտագործում են ջրածնի և հիդրoքսոնիում իոնների կոնցենտրացիաներ հասկացությունները մեկը մյուսի փոխարեն։ Նկարը վերցված է՝ UC Davis Chemwiki, CC BY-NC-SA 3,0 US
Գործնականում քիմիկոսների մեծամասնությունը օգտագործում են start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript և start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript հասկացությունները մեկը մյուսի փոխարեն։ Եթե լինենք ավելի ճշգրիտ (և չալարենք այդքան) , ապա կարող ենք գրել բրոմաջրածնական թթվի դիսոցումը՝ հստակորեն ցույց տալով հիդրօքսոնիում իոնների առաջացումը՝ պրոտոնների առաջացման փոխարեն․
HBr(լթ)+H2O(հ)H3O+(լթ)+Br(լթ)        Ավելի ճշգրիտկամHBr(լթ)H+(լթ)+Br(լթ)    Ավելի կարճ և պարզ\begin{aligned}\text{HBr}(լ-թ)+\text{H}_2\text{O}(հ) &\rightarrow\text{H}_3\text{O}^+(լ-թ)+\text{Br}^-(լ-թ)~~~~~~~~{\text{Ավելի ճշգրիտ}}\\ \\ &\text{կամ} \\ \\ \text{HBr}(լ-թ) &\rightarrow\text{H}^+(լ-թ)+\text{Br}^-(լ-թ)~~~~\text{Ավելի կարճ և պարզ}\end{aligned}
Ընդհանուր առմամբ, Արենիուսի թթվի դիսոցումը ցույց տալու համար երկու գրառումներն էլ ընդունելի են։

Արենիուսի հիմքեր

Արենիուսի հիմք կարող է համարվել ցանկացած նյութ, որը մեծացնում է հիդրօքսիդ իոնների՝ start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39-ի կոնցենտրացիան ջրային լուծույթում։ Արենիուսի հիմքի օրինակ է ջրում մեծ լուծելիություն ունեցող նատրիումի հիդրօքսիդը՝ start text, N, a, O, H, end text։ Նատրիումի հիդրօքսիդը ջրում լուծվելիս դիսոցվում է հետևյալ կերպ․
start text, N, a, end text, start color #e84d39, start text, O, H, end text, end color #e84d39, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, right arrow, start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, plus, start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis
Նատրիումի հիդրօքսիդը ամբողջությամբ դիսոցվում է ջրում՝ առաջացնելով start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39 և start text, N, a, end text, start superscript, plus, end superscript իոններ, ինչը բերում է հիդրօքսիդ իոնների կոնցենտրացիայի մեծացմանը: Հետևաբար՝ start text, N, a, O, H, end text-ը Արենիուսի հիմք է։ Տարածված Արենիուսի հիմքերից են նաև առաջին և երկրորդ խմբերի հիդրօքսիդները, ինչպիսիք են start text, L, i, O, H, end text-ը և start text, B, a, left parenthesis, O, H, right parenthesis, end text, start subscript, 2, end subscript-ը։
Չափիչ բաժակը ջրի մոլեկուլներով, նատրիումի կատիոններով և հիդրօքսիդ անիոններով։
Նատրիումի հիդրօքսիդի ջրային լուծույթը, որը Արենիուսի հիմք է, պարունակում է դիսոցված նատրիումի և հիդրօքսիդ իոններ։
Ուշադրություն դարձրու, որ կախված քո դասարանից, դասագրքից կամ ուսուցչից՝ հիդրօքսիդ խումբ չպարունակող հիմքերը կարող են դասակարգվել կամ չդասակարգվել որպես Արենիուսի հիմքեր։ Որոշ դասագրքեր Արենիուսի հիմքերին ավելի նեղ սահմանում են տալիս․ նյութ, որը ջրային լուծույթում մեծացնում է start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript -ի կոնցենտրացիան, և իր քիմիական բանաձևում պարունակում է առնվազն մեկ start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript խումբ։ Չնայած դա չի փոփոխում առաջին և երկրորդ խմբերի հիդրօքսիդների դասակարգումը որպես Արենիուսի հիմքեր, սակայն այն կարող է շփոթեցնող դառնալ այնպիսի միացությունների դեպքում, ինչպիսին է մեթիլամինը՝ start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, N, H, end text, start subscript, 2, end subscript-ը։
Երբ մեթիլամինը ավելացվում է ջրին, տեղի է ունենում հետևյալ ռեակցիան․
start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, N, H, end text, start subscript, 2, end subscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, plus, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, հ, right parenthesis, \leftrightharpoons, start text, C, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, N, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, plus, start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis
Ելնելով մեր առաջին սահմանումից՝ մեթիլամինը կհամարվի Արենիուսի հիմք, քանի որ start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript իոնի կոնցենտրացիան ջրային լուծույթում մեծանում է։ Այնուամենայնիվ, ըստ երկրորդ սահմանման՝ այն չի համարվի Արենիուսի հիմք, քանի որ իր քիմիական բանաձևում չկա հիդրօքսիդ խումբ։

Թթվահիմնային ռեակցիաներ․ Արենիուսի թթու + Արենիուսի հիմք = ջուր+ աղ

Երբ Արենիուսի թթուն փոխազդում է Արենիուսի հիմքի հետ, որպես վերջանյութեր սովորաբար առաջանում են աղ և ջուր։ Այս ռեակցիաները երբեմն նաև կոչվում են չեզոքացման ռեակցիաներ։ Օրինակ՝ ի՞նչ տեղի կունենա, եթե ֆտորաջրածնական թթվի՝ start text, H, F, end text-ի ջրային լուծույթը խառնենք լիթիումի հիդրօքսիդի՝ start text, L, i, O, H, end text-ի ջրային լուծույթի հետ։
Եթե թթվի և հիմքի լուծույթները դիտարկենք առանձին-առանձին, ապա մեզ հայտնի է հետևյալը․
  • Արենիուսի թթուն մեծացնում է start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի կոնցենտրացիան․
start color #1fab54, start text, H, end text, end color #1fab54, start text, F, end text, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, \leftrightharpoons, start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, plus, start text, F, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis
  • Արենիուսի հիմքը մեծացնում է start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis-ի կոնցետրացիան․
start text, L, i, end text, start color #e84d39, start text, O, H, end text, end color #e84d39, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, right arrow, start text, L, i, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, plus, start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis
Երբ հիմքի ու թթվի ջրային լուծույթները փոխազդում են, ջրածնի իոնների և հիդրօքսիդ իոնների միջև ընթացող ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, իսկ մնացած մյուս իոնները առաջացնում են աղ՝ այս դեպքում start text, L, i, F, end text, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis
start color #1fab54, start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript, end color #1fab54, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, plus, start color #e84d39, start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript, end color #e84d39, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, right arrow, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, հ, right parenthesis, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, Ջ, ր, ի, space, ա, ռ, ա, ջ, ա, ց, ո, ւ, մ, end text
start text, L, i, end text, start superscript, plus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, plus, start text, F, end text, start superscript, minus, end superscript, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, right arrow, start text, L, i, F, end text, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, space, start text, Ա, ղ, ի, space, ա, ռ, ա, ջ, ա, ց, ո, ւ, մ, end text
Եթե ջրի և աղի առաջացման ռեակցիաները գումարենք իրար, ապա կստանանք ֆտորաջրածնական թթվի և լիթիումի հիդրօքսիդի միջև ընթացող ընդհանուր չեզոքացման ռեակցիան․
start color #1fab54, start text, H, end text, end color #1fab54, start text, F, end text, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, plus, start text, L, i, end text, start color #e84d39, start text, O, H, end text, end color #e84d39, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis, right arrow, start text, H, end text, start subscript, 2, end subscript, start text, O, end text, left parenthesis, հ, right parenthesis, plus, start text, L, i, F, end text, left parenthesis, լ, minus, թ, right parenthesis

Արենիուսի տեսության սահմանափակումները

Արենիուսի տեսությունը սահմանափակված է այն առումով, որ այն կարող է միայն նկարագրել թթուների և հիմքերի քիմիան ջրային լուծույթներում։ Նմանատիպ ռեակցիաներ կարող են տեղի ունենալ նաև այլ լուծիչներում (ոչ ջրում), ինչպես նաև մոլեկուլների միջև գազային ֆազում։ Արդյունքում ՝ ժամանակակից քիմիկոսները սովորաբար նախընտրում են Բրենստեդ-Լոուրիի տեսությունը, որն ունի ավելի լայն կիրառություն։ Բրենստեդ-Լոուրիի թթուների և հիմքերի տեսությունը կքննարկենք առանձին հոդվածում։

Ամփոփում

  • Արենիուսի թթու կարող է համարվել ցանկացած նյութ, որը ջրային լուծույթում մեծացնում է start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript-ի կոնցենտրացիան։
  • Արենիուսի հիմք կարող է համարվել ցանկացած նյութ, որը ջրային լուծույթում մեծացնում է start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript-ի կոնցենտրացիան։
  • Ջրային լուծույթում start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript իոնները անմիջապես փոխազդում են ջրի մոլեկուլների հետ՝ առաջացնելով հիդրօքսոնիում իոններ՝ start text, H, end text, start subscript, 3, end subscript, start text, O, end text, start superscript, plus, end superscript։
  • Թթվահիմնային կամ չեզոքացման ռեակցիաներում Արենիուսի թթուն և հիմքը սովորաբար փոխազդում են՝ առաջացնելով աղ և ջուր։