ब्रोंस्टेड-लोरी अम्ल-क्षार सिद्धांत

ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत (जिसे अम्ल और क्षार का प्रोटॉन सिद्धांत भी कहा जाता है ) एक एसिड-बेस रिएक्शन थ्योरी है जिसे 1923 में जोहान्स निकोलस ब्रोंस्टेड और थॉमस मार्टिन लोरी द्वारा स्वतंत्र रूप से प्रस्तावित किया गया था। इस सिद्धांत की मूलभूत अवधारणा यह है कि जब एक अम्ल और एक क्षार एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करते हैं, तो अम्ल अपना संयुग्मित अम्ल बनाता है, और क्षार एक प्रोटॉन (हाइड्रोजन धनायन, या H) के आदान-प्रदान द्वारा अपना संयुग्मित अम्ल बनाता है।+). यह सिद्धांत अरहेनियस सिद्धांत का सामान्यीकरण है।

अम्ल और क्षार की परिभाषा
एसिड-बेस_रिएक्शन # अरहेनियस_थ्योरी में, एसिड को ऐसे पदार्थों के रूप में परिभाषित किया जाता है जो एच देने के लिए जलीय घोल में अलग हो जाते हैं+ (हाइड्रोजन आयन या प्रोटॉन#हाइड्रोजन आयन|प्रोटोन), जबकि क्षारों को ऐसे पदार्थों के रूप में परिभाषित किया जाता है जो जलीय घोल में अलग होकर OH देते हैं− (हाइड्रॉक्साइड आयन)। 1923 में भौतिक रसायन विज्ञान में डेनमार्क में जोहान्स निकोलस ब्रोंस्टेड और इंग्लैंड में थॉमस मार्टिन लोरी दोनों ने स्वतंत्र रूप से उस सिद्धांत को प्रस्तावित किया जो उनके नाम रखता है।  ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत में अम्ल और क्षार एक दूसरे के साथ प्रतिक्रिया करने के तरीके से परिभाषित होते हैं, जो अधिक व्यापकता की अनुमति देता है। परिभाषा एक संतुलन अभिव्यक्ति के संदर्भ में व्यक्त की गई है


 * अम्ल + क्षार (रसायन विज्ञान) ⇌ संयुग्मी क्षार + संयुग्मी अम्ल।

एक अम्ल, HA के साथ, समीकरण को प्रतीकात्मक रूप से इस प्रकार लिखा जा सकता है:



संतुलन चिह्न, ⇌, का उपयोग किया जाता है क्योंकि प्रतिक्रिया आगे और पीछे दोनों दिशाओं में हो सकती है। एसिड, एचए, एक प्रोटॉन दाता है जो एक प्रोटॉन खो सकता है ताकि इसका संयुग्म आधार, ए बन सके-. आधार, बी, एक प्रोटॉन स्वीकर्ता है जो इसका संयुग्म एसिड, एचबी बन सकता है +. अधिकांश एसिड-बेस प्रतिक्रियाएं तेज होती हैं, इसलिए प्रतिक्रिया के घटक आमतौर पर एक दूसरे के साथ गतिशील संतुलन में होते हैं।

जलीय घोल
निम्नलिखित एसिड-बेस प्रतिक्रिया पर विचार करें:



एसीटिक अम्ल, CH3COOH, एक अम्ल है क्योंकि यह पानी को एक प्रोटॉन दान करता है (H2O) और इसका संयुग्म आधार बन जाता है, एसीटेट आयन (CH3COO-). H2O एक आधार है क्योंकि यह एक प्रोटॉन ग्रहण करता है CH3COOH और इसका संयुग्मी अम्ल, हाइड्रोनियम आयन बन जाता है, (H3O+). एसिड-बेस रिएक्शन का उल्टा भी एसिड-बेस रिएक्शन होता है, पहली प्रतिक्रिया में बेस के कंजुगेट एसिड और एसिड के कंजुगेट बेस के बीच। उपरोक्त उदाहरण में, एसीटेट रिवर्स रिएक्शन का आधार है और हाइड्रोनियम आयन एसिड है।



अरहेनियस सिद्धांत के विपरीत ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत की एक पहचान यह है कि इसे अलग करने के लिए एसिड की आवश्यकता नहीं होती है।

उभयधर्मी पदार्थ
ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत का सार यह है कि एक अम्ल केवल एक आधार के संबंध में मौजूद होता है, और इसके विपरीत। जल उभयधर्मी है क्योंकि यह अम्ल या क्षार के रूप में कार्य कर सकता है। दाईं ओर दिखाई गई छवि में एक अणु H2O आधार और लाभ के रूप में कार्य करता है H+ बनना H3O+ जबकि दूसरा अम्ल के रूप में कार्य करता है और हार जाता है H+ बनना OH-.

एक अन्य उदाहरण एल्यूमीनियम हाइड्रोक्साइड  जैसे पदार्थों द्वारा प्रस्तुत किया गया है, Al(OH)3.

गैर-जलीय समाधान
हाइड्रोजन आयन, या हाइड्रोनियम आयन, जलीय घोल में ब्रोन्स्टेड-लोरी एसिड है, और हाइड्रॉक्साइड आयन स्व-पृथक्करण प्रतिक्रिया के आधार पर एक आधार है।

तरल अमोनिया में एक समान प्रतिक्रिया होती है

इस प्रकार, अमोनियम आयन, NH4+, तरल अमोनिया में वही भूमिका निभाता है जो पानी में हाइड्रोनियम आयन और एमाइड आयन करता है, NH2-, हाइड्रॉक्साइड आयन के अनुरूप है। अमोनियम लवण अम्ल के रूप में व्यवहार करते हैं, और एमाइड क्षार के रूप में व्यवहार करते हैं। ब्रोंस्टेड-लोरी एसिड के संबंध में कुछ गैर-जलीय सॉल्वैंट्स बेस के रूप में व्यवहार कर सकते हैं, अर्थात प्रोटॉन स्वीकर्ता।



जहाँ S विलायक के अणु को दर्शाता है। इस तरह के सबसे महत्वपूर्ण सॉल्वैंट्स डाइमिथाइल सल्फ़ोक्साइड, डीएमएसओ और acetonitrile हैं। CH3CN, क्योंकि इन सॉल्वैंट्स का व्यापक रूप से कार्बनिक अणुओं के गैर-जलीय समाधानों में अम्ल पृथक्करण स्थिरांक#अम्लता को मापने के लिए उपयोग किया जाता है। क्योंकि DMSO की तुलना में एक मजबूत प्रोटॉन स्वीकर्ता है H2O पानी की तुलना में इस विलायक में अम्ल अधिक प्रबल अम्ल बन जाता है। दरअसल, कई अणु गैर-जलीय घोल में एसिड के रूप में व्यवहार करते हैं जो जलीय घोल में ऐसा नहीं करते हैं। कार्बन एसिड के साथ एक चरम स्थिति होती है, जहां से एक प्रोटॉन निकाला जाता है C\sH गहरा संबंध।

कुछ गैर-जलीय सॉल्वैंट्स एसिड के रूप में व्यवहार कर सकते हैं। एक अम्लीय विलायक उसमें घुले पदार्थों की क्षारकता बढ़ा देगा। उदाहरण के लिए, यौगिक CH3COOH पानी में अम्लीय व्यवहार के कारण इसे एसिटिक एसिड के रूप में जाना जाता है। हालाँकि यह तरल हाइड्रोजन क्लोराइड में एक आधार के रूप में व्यवहार करता है, जो कि अधिक अम्लीय विलायक है।

लुईस एसिड-बेस सिद्धांत के साथ तुलना
उसी वर्ष ब्रोंस्टेड और लोरी ने अपने सिद्धांत को प्रकाशित किया, जी.एन. लुईस ने अम्ल-क्षार प्रतिक्रियाओं का एक वैकल्पिक सिद्धांत प्रस्तावित किया। लुईस सिद्धांत इलेक्ट्रॉनिक संरचना पर आधारित है। एक लुईस बेस को एक यौगिक के रूप में परिभाषित किया गया है जो एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी को लुईस एसिड को दान कर सकता है, एक यौगिक जो एक इलेक्ट्रॉन जोड़ी को स्वीकार कर सकता है। लुईस का प्रस्ताव इलेक्ट्रॉनिक संरचना के संदर्भ में ब्रोंस्टेड-लोरी वर्गीकरण का स्पष्टीकरण देता है।



इस प्रतिनिधित्व में दोनों आधार, बी, और संयुग्मित आधार, ए−, इलेक्ट्रॉनों के एक अकेले जोड़े को ले जाते हुए दिखाए गए हैं और प्रोटॉन, जो एक लुईस एसिड है, उनके बीच स्थानांतरित हो जाता है।

लुईस ने बाद में में लिखा था कि एसिड के समूह को उन पदार्थों तक सीमित करने के लिए जिनमें हाइड्रोजन शामिल है, रसायन विज्ञान की व्यवस्थित समझ के साथ गंभीरता से हस्तक्षेप करता है जैसे ऑक्सीजन युक्त पदार्थों के ऑक्सीकरण एजेंट शब्द का प्रतिबंध। लुईस सिद्धांत में एक एसिड, ए, और एक आधार, बी, एक जोड़, एबी बनाता है, जिसमें इलेक्ट्रॉन जोड़ी का उपयोग ए और बी के बीच एक संयोजी सहसंयोजक बंधन बनाने के लिए किया जाता है। यह जोड़ एच के गठन के साथ चित्रित किया गया है3एन-बीएफ3 अमोनिया और बोरॉन ट्राइफ्लोराइड से, एक प्रतिक्रिया जो जलीय घोल में नहीं हो सकती क्योंकि बोरॉन ट्राइफ्लोराइड हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रिया में पानी के साथ हिंसक रूप से प्रतिक्रिया करता है।



ये प्रतिक्रियाएँ बताती हैं कि BF3 लुईस और ब्रोंस्टेड-लोरी दोनों वर्गीकरणों में एक अम्ल है और दोनों सिद्धांतों के बीच निरंतरता पर जोर देता है।

प्रतिक्रिया के आधार पर बोरिक एसिड को लुईस एसिड के रूप में पहचाना जाता है

इस मामले में एसिड अलग नहीं होता है; यह आधार है, एच2ओ जो अलग हो जाता है। B(OH) का एक विलयन3 अम्लीय है क्योंकि इस अभिक्रिया में हाइड्रोजन आयन मुक्त होते हैं।

इस बात के पुख्ता सबूत हैं कि अमोनिया के जलीय घोल में अमोनियम आयन की नगण्य मात्रा होती है

और यह कि जब पानी में घोला जाता है, तो अमोनिया लुईस बेस के रूप में कार्य करता है।

लक्स-बाढ़ सिद्धांत के साथ तुलना
ठोस या तरल अवस्था में आक्साइड के बीच की प्रतिक्रिया ब्रोंस्टेड-लोरी सिद्धांत में शामिल नहीं है। उदाहरण के लिए, प्रतिक्रिया

एसिड और बेस की ब्रोंस्टेड-लोरी परिभाषा के दायरे में नहीं आता है। दूसरी ओर, मैग्नीशियम ऑक्साइड एक क्षार के रूप में कार्य करता है जब यह एक एसिड के जलीय घोल के साथ प्रतिक्रिया करता है।

भंग SiO2 ब्रोंस्टेड-लोरी अर्थ में एक कमजोर एसिड होने की भविष्यवाणी की गई है।

अम्ल-क्षार अभिक्रिया#लक्स-बाढ़ परिभाषा|लक्स-बाढ़ सिद्धांत के अनुसार, MgO और SiO जैसे यौगिक2 ठोस अवस्था में अम्ल या क्षार के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, खनिज ओलिविन को एक अम्लीय ऑक्साइड, सिलिका, SiO के साथ एक मूल ऑक्साइड, MgO के यौगिक के रूप में माना जा सकता है।2. भू-रसायन में यह वर्गीकरण महत्वपूर्ण है।