Tag Archives: acid mạnh

ĐẠI CƯƠNG ACID – BASE

Nguyễn Phước Long

Hầu hết các phân tử thuốc và các phân tử sinh học đều có ít nhất một nhóm acid hay base. Do vậy hóa học phân tích, nhất là hóa học nói về sự cân bằng của dung dịch acid – base, pH, dung dịch đệm bao trùm khắp các lý luận sinh lý và dược lý học y khoa. Tuy nhiên, phần lớn sinh viên Y khoa không có được nhận định sâu sắc về các khái niệm hóa học vẫn được sử dụng thường xuyên này, dẫn đến việc ngộ nhận kiến thức. Do vậy để có thể hiểu hết được các quá trình biến đổi của vật chất trong cơ thể người, chúng ta cần phải có một sự hiểu biết nhất định về lĩnh vực này.

Học thuyết về acid và base

Định nghĩa

Các phản ứng của dung dịch acid – base đã được mô tả từ rất sớm trong lịch sử phát triển của ngành hóa học. Tuy nhiên, sự hiểu biết có hệ thống về chúng chỉ vừa mới được làm sáng tỏ vào những năm đầu thế kỉ 20.

Học thuyết Arrhenius về acid và base ra đời vào thế kỉ 19 cho rằng acid là những chất tan trong nước và cho ra ion H+, base là những chất tan trong nước và cho ra ion OH. Một trong những hệ quả của nó được vận dụng để giải thích tính base cho các hợp chất amin (vốn không chứa nhóm OH trong cấu tạo) đó là khả năng phản ứng với nước (thủy giải) để tạo ra ion OH theo phương trình sau:

Thuyết Arrhenius cung cấp một sự hiểu biết cơ bản về các tính chất của acid – base trong dung dịch nước, tuy nhiên nó không thể giải thích được tính acid – base của vật chất trong các dung dịch có dung môi khác nước (ete, ketone, …)

Thuộc tính acid – base của vật chất cấu hàm nên trong các dung môi khác nước đã được giải thích một cách có hệ thống vào năm 1923 với học thuyết của Bronsted và Lowry (hai người cùng công bố nghiên cứu của mình một cách độc lập). Hai nhà hóa học này định nghĩa acid là những chất có khả năng cho proton còn base là những chất có khả năng nhận proton. Phản ứng được minh họa ở phương trình sau:

(1)(2)

Học thuyết này được chấp nhận rộng rãi. Ưu điểm của nó là có thể được dùng để giải thích hoạt tính acid – base của vật chất mà không phụ thuộc vào dung môi. Do vậy chúng ta sẽ làm rõ các hệ quả của học thuyết này.

Thuyết liên hợp

Nhìn vào phương trình (1) ở trên, ta thấy rằng khi hợp chất giải phóng ra H+, nó còn tạo nên một ion A- nữa, và nếu viết phản ứng theo chiều ngược lại, dựa vào định nghĩa, nó phải là một base. Tương tự cho phương trình (2). Do vậy học thuyết Bronsted về acid – base có thể được định nghĩa dựa vào phương trình sau:

 (3)

Cặp acid – base được thể hiện ở phương trình (3) được gọi là cặp liên hợp. Do vậy, theo phương trình (1), ta nói A- là base liên hợp của acid HA; dựa vào phương trình (2), ta nói BH+ là acid liên hợp của base B. Ta cần lưu ý rằng các phương trình hóa học cùng dạng với phương trình (3) phải luôn luôn đảm bảo định luật bảo toàn điện tích. Nghĩa là, tổng điện tích các chất bên trái phải bằng với tổng điện tích các chất bên phải. Một số phương trình minh họa:

Proton trong phương trình (3) là một hạt nhân trần (không có electron) là một tác nhân có khả năng tham gia phản ứng cực mạnh, khả năng phản ứng của nó cao đến mức trong các hệ thống hóa học thuần túy, chúng ta sẽ không bao giờ thu được ion H+ ở dạng riêng lẻ. Do vậy chúng ta dùng cách biểu diễn dưới dạng cặp liên hợp sẽ chính xác hơn:

Kết quả sau cùng là proton sẽ được chuyển từ cặp thứ nhất đến cặp thứ 2 (đọc theo chiều thuận).

Sau đây chúng ta sẽ tìm hiểu về các chất lưỡng tính. Lấy ví dụ là H2O – dung môi quan trọng nhất trong cơ thể chúng ta.

H2O có khả năng phân ly theo phản ứng sau:

 (4)

Do vậy nó có tính acid, và OH là base liên hợp của nó. Nhưng ngoài ra, H2O còn có khả năng phản ứng theo phương trình sau:

 (5)

Do vậy, H2O là base liên hợp của H3O+ và nó được gọi là chất lưỡng tính (amphoteric). Đặc tính này của H2O khiến nó có thể vừa đóng vai trò là base trong các phản ứng có dạng sau đây:

 (6)

Vừa có vai trò là Base khi phản ứng với các chất là acid bằng phương trình sau:

 (7)

Đọc toàn bộ bài viết tại đây.