ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
85
p(H
+
) + NH
3
→ NH
4
+
p(H
+
) + NH
2
−
→ NH
3
Протонно-электронно-гидридная концепция (ПЭГ) продемонст-
рирована на следующих реакциях протонов р (или носителей прото-
нов) с электронами (или носителями электронов x
−
, а также гидрид-
ионами H
−
– антиподами положительных ионов водорода):
2p + 2e → H
2
H
+
сол
+ х
−
→ Hx + nHM
H
+
+ H
−
→ H
2
Помимо свободных или сольватированных катионов водорода
под протонами подразумеваются также связанные протоны, входящие
вместе с нейтронами в атомные ядра химических элементов. Итак,
протоны проявляют свойства кислот независимо от того, способны они
или нет отщепляться в виде ионов водорода, а свойства кислот могут
проявлять вещества, не содержащие в своем составе водорода, а мно-
гие вещества, содержащие атомы водорода, проявляют свойства осно-
ваний (например, NH
3
, CH
3
ONa, KOH, CaH
2
, LiAlH
4
и др.).
Ранее непременным условием кислотности являлось наличие в
соединении атомов водорода, способных к образованию положитель-
ных ионов водорода или гидратированных (сольватированных) прото-
нов. Это давало вполне полное объяснение ярко выраженных кислот-
ных свойств водородсодержащих соединений, не наблюдающихся у
апротонных кислот. Такое несколько обособленное выделение атома
водорода от других атомов можно было объяснить совершенно уни-
кальным положением водорода в Периодической системе элементов
Д.И.Менделеева, малыми размерами его ионов, аномальной подвижно-
стью в связи с эстафетным механизмом движения ионов Н
+
, способно-
стью отщепляться, реагировать в водных растворах с неблагородными
металлами с образованием газообразного водорода, а также способно-
стью образовывать водородную связь. По концепции А.П.Крешкова
протоны могут и не отщепляться, оказывая тем не менее влияние на
кислотную функцию данного соединения, зависящую при прочих рав-
ных условиях от порядкового номера элемента в Периодической сис-
теме, радиусов ионов и степени их окисления, электронной структуры
атомов или ионов, входящих в состав соединений, природы и характе-
ра связанных анионов. При этом массы ядер не играют существенной
роли в химических превращениях, так как силы взаимодействия опре-
деляются скорее электронными и ядерными зарядами, чем массами.
86
II.10.2. ПЭГ-концепция и кислоты
Как известно, кислотой в широком понимании является вещест-
во, вступающее в кислотно-основное взаимодействие с другим соеди-
нением (основанием), отличающимся от него более высоким протон-
ным сродством. В частности, в качестве примера можно привести сле-
дующее взаимодействие:
2H
+
+ 2e (или носитель электронов, напр., ОН
−
) → H
2
(Н
2
О)
кисло- осно-
та вание
Согласно концепции ПЭГ кислотные свойства в зависимости от
среды (растворителя) проявляют не только протонные неорганические
кислоты, но и органические кислоты, содержащие О-Н, С-Н, СООН,
сульфоновые, фосфоновые, амино- и другие группы, а также свобод-
ные и сольватированные протоны и соединения, несущие связанные
протоны – носители протонов: H
3
O
+
, CH
3
OH
2
+
, C
2
H
5
OH
2
+
, NH
3
, NH
4
+
,
N
2
H
5
+
, RNH
3
+
, R
2
NH
2
+
, R
3
NH
+
, H
n
F
+
(n-1)
, H
3
SO
4
+
, H
2
NO
3
+
, HCOOH
2
+
,
CH
3
COН
+
, CH
3
COOH
2
+
, H
3
S
+
,CH
3
CONH
3
+
, H
2
NCH
2
CH
2
NH
3
+
, K
+
, Be
2+
,
Mg
2+
, Ca
2+
, Sr
2+
, Ba
2+
, Cd
2+
, Pb
2+
, Zn
2+
, Hg
2+
, Fe
2+
, Fe
3+
, Al
3+
, Ga
3+
, In
3+
,
Ge
4+
, Sn
4+
, As
3+
, Sb
3+
, Bi
3+
, UO
2
2+
, VO
2+
, VO
3
3+
, SO
3
H
+
, NO
+
, H
2
SOF
−
,
SO
2+
, карбониевые ионы и др.
К кислотам по концепции ПЭГ также относятся и положительно
заряженные комплексные и сольватированные ионы, которые могут
образоваться в водных и неводных растворах, а в отсутствие раствори-
теля под влиянием различных факторов (электролитической и терми-
ческой диссоциации, таутомеризации, поляризации, диспропорциони-
рования, действия электрических зарядов, столкновения с атакующими
их основаниями и т.д.), и отрицательно заряженные соединения, ком-
плексные и сольватированные ионы, характеризующиеся относительно
высокими константами кислотности по сравнению с их константами
основности: HSO
4
−
, H
2
PO
4
−
, HOOC-COO
−
и др.
Так, константы кислотности H
2
PO
4
−
и HPO
4
2
−
, как известно, дис-
социирующих по уравнениям:
H
2
PO
4
−
+ HOH ↔ H
3
O
+
+ HPO
4
2
−
(а)
кислота
H
2
PO
4
−
+ HOH ↔ H
3
PO
4
+ OH
−
(б)
основание
HPO
4
2
−
+ HOH ↔ H
3
O
+
+ PO
4
3
−
(в)
кислота
HPO
4
2
−
+ HOH ↔ H
2
PO
4
−
+ OH
−
(г)
основание
p(H+) + NH3 → NH4+ II.10.2. ПЭГ-концепция и кислоты
p(H+) + NH2− → NH3
Протонно-электронно-гидридная концепция (ПЭГ) продемонст- Как известно, кислотой в широком понимании является вещест-
рирована на следующих реакциях протонов р (или носителей прото- во, вступающее в кислотно-основное взаимодействие с другим соеди-
нов) с электронами (или носителями электронов x−, а также гидрид- нением (основанием), отличающимся от него более высоким протон-
ионами H− – антиподами положительных ионов водорода): ным сродством. В частности, в качестве примера можно привести сле-
2p + 2e → H2 дующее взаимодействие:
H+сол + х− → Hx + nHM 2H+ + 2e (или носитель электронов, напр., ОН−) → H2 (Н2О)
кисло- осно-
H+ + H− → H2 та вание
Помимо свободных или сольватированных катионов водорода Согласно концепции ПЭГ кислотные свойства в зависимости от
под протонами подразумеваются также связанные протоны, входящие среды (растворителя) проявляют не только протонные неорганические
вместе с нейтронами в атомные ядра химических элементов. Итак, кислоты, но и органические кислоты, содержащие О-Н, С-Н, СООН,
протоны проявляют свойства кислот независимо от того, способны они сульфоновые, фосфоновые, амино- и другие группы, а также свобод-
или нет отщепляться в виде ионов водорода, а свойства кислот могут ные и сольватированные протоны и соединения, несущие связанные
проявлять вещества, не содержащие в своем составе водорода, а мно- протоны – носители протонов: H3O+, CH3OH2+, C2H5OH2+, NH3, NH4+,
гие вещества, содержащие атомы водорода, проявляют свойства осно- N2H5+, RNH3+, R2NH2+, R3NH+, HnF+(n-1), H3SO4+, H2NO3+, HCOOH2+,
ваний (например, NH3, CH3ONa, KOH, CaH2, LiAlH4 и др.). CH3COН+, CH3COOH2+, H3S+,CH3CONH3+, H2NCH2CH2NH3+, K+, Be2+,
Ранее непременным условием кислотности являлось наличие в Mg2+, Ca2+, Sr2+, Ba2+, Cd2+, Pb2+, Zn2+, Hg2+, Fe2+, Fe3+, Al3+, Ga3+, In3+,
соединении атомов водорода, способных к образованию положитель-
Ge4+, Sn4+, As3+, Sb3+, Bi3+, UO22+, VO2+, VO33+, SO3H+, NO+, H2SOF−,
ных ионов водорода или гидратированных (сольватированных) прото-
SO2+, карбониевые ионы и др.
нов. Это давало вполне полное объяснение ярко выраженных кислот-
К кислотам по концепции ПЭГ также относятся и положительно
ных свойств водородсодержащих соединений, не наблюдающихся у
заряженные комплексные и сольватированные ионы, которые могут
апротонных кислот. Такое несколько обособленное выделение атома
образоваться в водных и неводных растворах, а в отсутствие раствори-
водорода от других атомов можно было объяснить совершенно уни-
теля под влиянием различных факторов (электролитической и терми-
кальным положением водорода в Периодической системе элементов
ческой диссоциации, таутомеризации, поляризации, диспропорциони-
Д.И.Менделеева, малыми размерами его ионов, аномальной подвижно-
рования, действия электрических зарядов, столкновения с атакующими
стью в связи с эстафетным механизмом движения ионов Н+, способно-
их основаниями и т.д.), и отрицательно заряженные соединения, ком-
стью отщепляться, реагировать в водных растворах с неблагородными
плексные и сольватированные ионы, характеризующиеся относительно
металлами с образованием газообразного водорода, а также способно-
высокими константами кислотности по сравнению с их константами
стью образовывать водородную связь. По концепции А.П.Крешкова
основности: HSO4−, H2PO4−, HOOC-COO− и др.
протоны могут и не отщепляться, оказывая тем не менее влияние на
кислотную функцию данного соединения, зависящую при прочих рав- Так, константы кислотности H2PO4− и HPO42−, как известно, дис-
ных условиях от порядкового номера элемента в Периодической сис- социирующих по уравнениям:
теме, радиусов ионов и степени их окисления, электронной структуры H2PO4− + HOH ↔ H3O+ + HPO42− (а)
кислота
атомов или ионов, входящих в состав соединений, природы и характе-
ра связанных анионов. При этом массы ядер не играют существенной H2PO4− + HOH ↔ H3PO4 + OH− (б)
основание
роли в химических превращениях, так как силы взаимодействия опре-
деляются скорее электронными и ядерными зарядами, чем массами. HPO42− + HOH ↔ H3O+ + PO43− (в)
кислота
HPO42− + HOH ↔ H2PO4− + OH− (г)
основание
85 86
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 41
- 42
- 43
- 44
- 45
- …
- следующая ›
- последняя »
