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 H+ իոննների կոնցենտրացիան ջրային լուծույթում։
  • Արենիուսի հիմք կարող է համարվել ցանկացած նյութ, որը մեծացնում է OH իոնների կոնցենտրացիան ջրային լուծույթում։
  • Ջրային լուծույթում H+ իոնները անմիջապես փոխազդում են ջրի մոլեկուլների հետ՝ առաջացնելով հիդրօքսոնիում իոններ՝ H3O+։
  • 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 H+ իոնների (կամ պրոտոնների) կոնցենտրացիան։ Օրինակ՝ արի դիտարկենք քլորաջրածնական թթվի HCl(լ-թ)-ի ջրում դիսոցման ռեակցիան․
HCl(լթ)H+(լթ)+Cl(լթ)
Քլորաջրածնական թթվի ջրային լուծույթ պատրաստելիս, HCl-ը դիսոցվում է H+ և Cl իոնների։ Քանի որ այս գործընթացի հետևանքով H+ իոնների կոնցենտրացիան ջրային լուծույթում մեծանում է, ապա քլորաջրածնական թթուն հանդիսանում է Արենիուսի թթու։

Ջրածնի՞, թե՞ հիդրօքսոնիում իոններ։

Ենթադրենք, որ պատրաստել ենք բրոմաջրածնական թթվի՝HBr 2 Մ ջրային լուծույթ, որը Արենիուսի թթու է։ Արդյո՞ք սա նշանակում է, որ այդ լուծույթում կունենանք 2 Մ H+ իոններ։
Իրականում՝ ոչ։ Գործնականում, դրականապես լիցքավորված պրոտոնները կփոխազդեն իրենց շրջապատող ջրի մոլեկուլների հետ՝ առաջացնելով հիդրօքսոնիում իոններ՝ H3O+։ Այս ռեակցիան կարելի է գրել հետևյալ կերպ․
H+(լթ)+H2O(հ)H3O+(լթ)
Չնայած թթվի դիսոցման հավասարումները գրելիս հաճախ ցույց ենք տալիս H+(լթ)-ի առաջացումը, բայց իրականում ջրային լուծույթում չկան ազատ H+(լթ) իոններ։ Դրա փոխարեն հիմնականում առկա են H3O+ 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 H+ իոններ (պրոտոններ), վերջիններս անմիջապես փոխազդում են ջրի հետ՝ առաջացնելով H3O+։ 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 H+ և H3O+ 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
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՝ OH-ի կոնցենտրացիան ջրային լուծույթում։ Արենիուսի հիմքի օրինակ է ջրում մեծ լուծելիություն ունեցող նատրիումի հիդրօքսիդը՝ NaOH։ Նատրիումի հիդրօքսիդը ջրում լուծվելիս դիսոցվում է հետևյալ կերպ․
NaOH(լթ)Na+(լթ)+OH(լթ)
Նատրիումի հիդրօքսիդը ամբողջությամբ դիսոցվում է ջրում՝ առաջացնելով OH և Na+ իոններ, ինչը բերում է հիդրօքսիդ իոնների կոնցենտրացիայի մեծացմանը: Հետևաբար՝ NaOH-ը Արենիուսի հիմք է։ Տարածված Արենիուսի հիմքերից են նաև առաջին և երկրորդ խմբերի հիդրօքսիդները, ինչպիսիք են LiOH-ը և Ba(OH)2-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 OH -ի կոնցենտրացիան, և իր քիմիական բանաձևում պարունակում է առնվազն մեկ OH 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՝ CH3NH2-ը։
Երբ մեթիլամինը ավելացվում է ջրին, տեղի է ունենում հետևյալ ռեակցիան․
CH3NH2(լթ)+H2O(հ)CH3NH3+(լթ)+OH(լթ)
Ելնելով մեր առաջին սահմանումից՝ մեթիլամինը կհամարվի Արենիուսի հիմք, քանի որ OH 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՝ HF-ի ջրային լուծույթը խառնենք լիթիումի հիդրօքսիդի՝ LiOH-ի ջրային լուծույթի հետ։
Եթե թթվի և հիմքի լուծույթները դիտարկենք առանձին-առանձին, ապա մեզ հայտնի է հետևյալը․
  • Արենիուսի թթուն մեծացնում է H+(լթ)-ի կոնցենտրացիան․
HF(լթ)H+(լթ)+F(լթ)
  • Արենիուսի հիմքը մեծացնում է OH(լթ)-ի կոնցետրացիան․
LiOH(լթ)Li+(լթ)+OH(լթ)
Երբ հիմքի ու թթվի ջրային լուծույթները փոխազդում են, ջրածնի իոնների և հիդրօքսիդ իոնների միջև ընթացող ռեակցիայի արդյունքում առաջանում է H2O, իսկ մնացած մյուս իոնները առաջացնում են աղ՝ այս դեպքում LiF(լթ)
H+(լթ)+OH(լթ)H2O(հ)             Ջրի առաջացում
Li+(լթ)+F(լթ)LiF(լթ)                Աղի առաջացում
Եթե ջրի և աղի առաջացման ռեակցիաները գումարենք իրար, ապա կստանանք ֆտորաջրածնական թթվի և լիթիումի հիդրօքսիդի միջև ընթացող ընդհանուր չեզոքացման ռեակցիան․
HF(լթ)+LiOH(լթ)H2O(հ)+LiF(լթ)

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 H+-ի կոնցենտրացիան։
  • Արենիուսի հիմք կարող է համարվել ցանկացած նյութ, որը ջրային լուծույթում մեծացնում է OH-ի կոնցենտրացիան։
  • Ջրային լուծույթում H+ իոնները անմիջապես փոխազդում են ջրի մոլեկուլների հետ՝ առաջացնելով հիդրօքսոնիում իոններ՝ H3O+։
  • Թթվահիմնային կամ չեզոքացման ռեակցիաներում Արենիուսի թթուն և հիմքը սովորաբար փոխազդում են՝ առաջացնելով աղ և ջուր։

Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։

Առայժմ հրապարակումներ չկան։
Անգլերեն հասկանո՞ւմ ես: Սեղմիր այստեղ և ավելի շատ քննարկումներ կգտնես «Քան» ակադեմիայի անգլերեն կայքում: