Функция кислотности - Acidity function

An кислотная функция является мерой кислотность среды или системы растворителей,^[1][2] обычно выражается в терминах его способности отдавать протоны (или принимать протоны) растворенное вещество (Бренстедовская кислотность ). В pH накипь является наиболее часто используемой функцией кислотности и идеально подходит для разбавления водные растворы. Другие функции кислотности были предложены для различных сред, в первую очередь Функция кислотности Гаммета, ЧАС₀,^[3] для суперкислотный СМИ и его модифицированная версия ЧАС₋ для сверхосновный средства массовой информации. Термин функция кислотности также используется для измерений, проводимых в основных системах, а термин функция основности редко.

Функции кислотности типа Гаммета определяются в терминах буферная среда содержащую слабую базу B и ее конъюгированная кислота BH⁺:

${displaystyle H_{0}={m {p}}K_{m {a}}+log {{c_{m {B}}} over {c_{m {BH^{+}}}}}}$

где pK_а это константа диссоциации BH⁺. Первоначально они были измерены с использованием нитроанилины как слабые основания или кислотно-основные показатели и путем измерения концентраций протонированных и непротонированных форм с УФ-видимая спектроскопия.^[3] Другие спектроскопические методы, такие как ЯМР, также можно использовать.^[2][4] Функция ЧАС₋ аналогично определяется для сильных оснований:

${displaystyle H_{-}={m {p}}K_{m {a}}+log {{c_{m {B^{-}}}} over {c_{m {BH}}}}}$

Здесь BH - слабая кислота, используемая в качестве кислотно-основного индикатора, а B⁻ его сопряженное основание.

Сравнение функций кислотности с кислотностью воды

В разбавленном водном растворе преобладающими видами кислот являются гидратированный ион водорода ЧАС₃О⁺ (или, точнее, [H (OH₂)_п]⁺). В таком случае ЧАС₀ и ЧАС₋ эквивалентны значениям pH, определяемым уравнением буфера, или Уравнение Хендерсона-Хассельбаха.
Однако ЧАС₀ значение −21 (25% раствор SbF₅ в HSO₃F )^[5] не подразумевает концентрацию ионов водорода 10²¹ моль / дм³: такое «решение» будет иметь плотность более чем в сто раз больше, чем нейтронная звезда. Скорее, ЧАС₀ = −21 означает, что реактивность (протонирующий мощность) сольватированных ионов водорода составляет 10²¹ раз больше, чем реакционная способность гидратированных ионов водорода в водном растворе с pH 0. Фактические реакционноспособные частицы различны в этих двух случаях, но оба могут рассматриваться как источники H⁺, т.е. Кислоты Бренстеда.
Ион водорода H⁺ никогда существует сам по себе в конденсированной фазе, как всегда растворенный в некоторой степени. Большое отрицательное значение ЧАС₀ в SbF₅/ HSO₃Смеси F указывают на то, что сольватация иона водорода в этой системе растворителей намного слабее, чем в воде. Другой способ выразить то же самое явление - сказать, что SbF₅· FSO₃H - гораздо более сильный донор протонов, чем H₃О⁺.

использованная литература

1. ИЮПАК Комиссия по физико-органической химии (1994). "Глоссарий терминов, используемых в физической органической химии. " Pure Appl. Chem. 66:1077–1184. "Функция кислотности. В архиве 2013-08-04 в Wayback Machine " Сборник химической терминологии.
2. Рочестер, К. Х. (1970). Функции кислотности. Нью-Йорк: Academic Press.
3. Хэммет, Л. П. (1940). Физико-органическая химия. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл.
4. Cox, R.A .; Йейтс, К. (1983). Мочь. J. Chem. 61:2245.
5. Веселый, Уильям Л. (1991). Современная неорганическая химия (2-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN  0-07-112651-1. п. 234.