Arrheniova teorie kyselin a zásad

Arrheniova teorie kyselin a zásad je první teorií svého druhu. Definuje podstatu kyselin a zásad ve vodném roztoku. Platí pouze pro vodné roztoky, a nevysvětluje acidobazický charakter u látek, které nemají hydroxylovou skupinu OH⁻ nebo vodíkový kationt H⁺. Je pojmenována po švédském fyzikálním chemikovi Svante Arrheniovi.

Kyseliny a zásady se až do druhé poloviny 19. století rozlišovaly jen podle specifických reakcí, projevů nebo i podle chuti a o příčinách rozdílu mezi kyselinami a zásadami a o jejich působení nebylo známo téměř nic. Kyseliny byly charakterizované zbarvením lakmusového papírku, kyselou chutí, reakcí s vápencem za vzniku oxidu uhličitého, rozpouštěním neušlechtilých kovů za vzniku vodíku atp. Zásady byly charakteristické modrým zbarvením lakmusového papírku, zmýdelňováním tuků atd.^[1] V osmdesátých letech devatenáctého století švédský chemik Svante August Arrhenius studoval průchod elektrického proudu chemickými roztoky a na základě těchto pokusů navrhl disociační teorii, za kterou obdržel v roce 1903 Nobelovu cenu.^[2]

Arrheniovo pojetí kyselin a zásad je (z dnešního pohledu) velmi úzké. Vztahuje se jen na vodné roztoky a nepřihlíží k interakcím rozpuštěných látek s rozpouštědlem (srovnej: Bronstedtova teorie kyselin a zásad a Lewisova teorie kyselin a zásad a další).

Podle této teorie je kyselina sloučenina, která ve vodném roztoku ionizuje za vzniku vodíkových kationtů, zásada pak ionizuje za vzniku hydroxidových aniontů. Síla kyselin a zásad závisí podle Arrhenia na stupni ionizace, čím víc jsou kyseliny a zásady v roztoku ionizované, tím jsou silnější. Když smísíme vodné roztoky kyseliny a zásady, slučují se vodíkové a hydroxidové ionty za vzniku málo disociované vody – H⁺ + OH⁻ ⇌ H₂O , v tom je podstata neutralizace kyselin zásadou. Neutralizační teplo ( reakční teplo neutralizace) je u silných kyselin a zásad vždy stejné a má hodnotu ΔH = –56,74 kJ na 1 mol vzniklé vody. Toto však platí pouze při reakci silných kyselin a zásad, kdy je reakce jednosměrná a jedná se pouze o jedinou reakci. U slabých kyselin a zásad je hodnota neutralizačního tepla jiná, protože neutralizace je rovnovážná, neproběhne pouze jedním směrem a dochází i k jiným reakcím, např. k další disociaci slabé kyseliny či zásady.^[1]

Kyselina ionizuje za vzniku kationtu H⁺.^[1]

HA ⇌ H⁺ + A⁻

Například:

HCl ⇌ H⁺ + Cl⁻
HNO₃ ⇌ H⁺ + NO₃⁻

Zásada ionizuje za vzniku hydroxidového aniontu OH^−[1]

BOH ⇌ B⁺ + OH⁻

Například:

NaOH ⇌ Na⁺ + OH⁻
KOH ⇌ K⁺ + OH⁻

Podle teorie probíhá neutralizační rovnice podle následujícího schématu:

kyselina + zásada ⇌ sůl + voda

Např.:
2HCl + Ca(OH)₂ ⇌ CaCl₂ + 2H₂O
CH₃COOH + NaOH ⇌ CH₃COONa + H₂O

Voda vzniká spojením OH⁻ a H⁺:

H⁺ + OH⁻ ⇌ H₂O