Teoria twardych i miękkich kwasów i zasad (HSAB, z ) – teoria określająca wzajemne powinowactwo kwasów i zasad Lewisa. Została sformułowana i wprowadzona do obiegu we wczesnych latach 60. XX wieku przez amerykańskiego chemika Ralpha Pearsona.
Pearson zaproponował podział kwasów i zasad Lewisa na miękkie i twarde. Twarde charakteryzuje mała polaryzowalność i skoncentrowany ładunek elektryczny, zaś miękkie duża polaryzowalność i rozmyty ładunek elektryczny. Ponadto można wyróżnić kwasy i zasady o charakterze pośrednim. Według teorii Pearsona moc kwasów i zasad Lewisa nie jest stała, lecz zależy od otoczenia. Zasady twarde chętniej reagują z kwasami twardymi, zaś zasady miękkie z kwasami miękkimi. Ponadto kwasy i zasady miękkie są bardziej reaktywne w środowisku rozpuszczalników polarnych, zaś twarde w apolarnych. Teoria dotyczy nie tylko kwasów i zasad nieorganicznych, ale znajduje również zastosowanie w chemii organicznej.
Podział kwasów i zasad według teorii HSAB
W poniższej tabeli zestawiono słabe i mocne kwasy i zasady według teorii HSAB z podziałem na grupy układu okresowego, w których znajduje się pierwiastek pełniący dla danego indywiduum chemicznego funkcję kwasu lub zasady Lewisa. Symbol „R” zastosowano do oznaczenia grupy alkilowej bądź grupy arylowej. Podane kationy w kolumnach dotyczących kwasów najczęściej dotyczą ich form solwatowanych bez jednej cząsteczki wody, np. , . Poza stabilnymi cząsteczkami i jonami, w tabeli występują także bardzo reaktywne produkty przejściowe, rodniki bądź indywidua hipotetyczne.
+ Podział kwasów i zasad według teorii HSAB Grupa układuokresowego Kwasy Zasady twarde pośrednie miękkie twarde pośrednie miękkie 1 , , , – – – – 2 , , , , – – – – – 3 , – – – – – Lantanowce , , , – – – – – Aktynowce , , , – – – – – 4–12 , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , – – – 13 , , , , , , , , , , , , , , , , , , – – – 14 , , , , , , , , , metylen, karbeny – – , , , , RNC, CO 15 , , , , , – , , , , , , , , , 16 , , , , , , , , , ROH, , , , , , , , , , RSH, , 17 , , , , – , , , , ICN ,
Ogólne właściwości twardych i miękkich kwasów i zasad + Wspólne cechy kwasów i zasad twardych oraz miękkich Właściwość Twarde kwasy i zasady Miękkie kwasy i zasady Wielkość (promień atomowy/jonowy) mała duża Polaryzowalność mała duża Różnica elektroujemności między kwasem a zasadą wysoka niewielka Łatwość wchodzenia w reakcje redoks niewielka duża Rodzaj wiązania jonowe kowalencyjne
Miara twardości kwasów i zasad W 1983 roku Ralph Pearson i Robert Parr zaproponowali wzór na miarę twardości chemicznej kwasów oraz zasad Lewisa:
gdzie: I – energia jonizacji, A – powinowactwo elektronowe, η – twardość chemiczna (eV).
Kwasy i zasady o większych wartościach η wykazują zazwyczaj większą twardość. Np. jony , będące twardymi kwasami Lewisa, mają wysokie wartości η (odpowiednio 21,1, 32,5 i 45,8), a jony , będące miękkimi kwasami Lewisa, mają niskie wartości η (odpowiednio 4,9, 6,9 i 6,8). Podobna zależność widoczna jest dla zasad Lewisa. W szeregach tych znaleźć można jednak wyjątki, np. jon ma mniejszą wartość η = 7,2 niż miększy od niego jon (η = 10,5).
Przypisy
Kategoria:Chemia kwasów i zasad