Xem mã nguồn của Thuyết acid–base Brønsted–Lowry

{{Acid-base}}
'''Thuyết Brønsted–Lowry''' là một thuyết về [[phản ứng acid–base]] do [[Johannes Nicolaus Brønsted]] (Đan Mạch) và [[Thomas Martin Lowry]] (Vương quốc Anh) đề xuất một cách độc lập vào năm 1923.<ref>{{chú thích tạp chí|author=Brönsted, J. N.|first=|date=|year=1923|title=Einige Bemerkungen über den Begriff der Säuren und Basen|trans-title=|url=|journal=Recueil des Travaux Chimiques des Pays-Bas|volume=42|issue=8|pages=718–728|doi=10.1002/recl.19230420815|via=}}</ref><ref>{{chú thích tạp chí|author=Lowry, T. M.|year=1923|title=The uniqueness of hydrogen|url=https://archive.org/stream/ost-chemistry-chemistryindustr01soci/chemistryindustr01soci#page/n65/mode/2up|journal=Journal of the Society of Chemical Industry|volume=42|issue=3|pages=43–47|doi=10.1002/jctb.5000420302}}</ref> Theo  thuyết này, khi một [[acid]] phản ứng với một [[base]] thì acid tạo thành [[base liên hợp]] của nó, và base tạo thành [[acid liên hợp]] của nó thông qua việc trao đổi một [[proton]] ([[cation]] [[hydro]], hay H<sup>+</sup>). Thuyết này là một dạng khái quát hóa của [[thuyết Arrhenius]].

== Định nghĩa acid và base ==
{{multiple image
|width1=120
|width2=123
| image1 = Johannes Brønsted.jpg
| image2 = Thomas Martin Lowry2.jpg
| footer = [[Johannes Nicolaus Brønsted]] và [[Martin Lowry|Thomas Martin Lowry]] phát biểu một cách độc lập rằng [[acid]] là chất nhường proton (H<sup>+</sup>) và base là chất nhận proton.
}}
[[Thuyết Arrhenius]] phát biểu rằng acid là chất phân ly trong dung dịch nước tạo thành {{Chem2|H+}} (ion [[hydro]] hoặc là proton) còn base là chất phân ly trong dung dịch nước tạo thành {{Chem2|OH-}} (ion [[hydroxide]]).{{sfn|Myers|2003|pp=157–161}}

Năm 1923, nhà [[hóa lý]] Johannes Nicolaus Brønsted người Đan Mạch và Thomas Martin Lowry người Anh đã đề xuất một cách đồng thời và độc lập thuyết acid–base mang tên hai ông,{{sfn|Masterton|Hurley|Neth|2011|p=433}}{{sfn|Ebbing|Gammon|2010|pp=644–645}}{{sfn|Whitten|Davis|Peck|Stanley|2013|pp=350}} đánh dấu một bước phát triển mới so với thuyết Arrhenius. Trong thuyết Brønsted–Lowry, acid và base được định nghĩa theo cách chúng phản ứng với nhau. Định nghĩa này được biểu diễn qua phương trình cân bằng sau:
:[[acid]] + [[base]] ⇌ [[base liên hợp]] + [[acid liên hợp]].
Với HA là một acid, phương trình trên có thể được viết dưới dạng:
:<chem>HA + B <=> A- + HB+</chem>
Ký hiệu ⇌ trong phương trình trên ám chỉ đây là phản ứng thuận nghịch xảy ra ở hai chiều ngược nhau. Acid HA là '''chất cho proton''', tức là có thể mất đi một proton để trở thành [[base liên hợp]] của nó là {{Chem2|A-}}. Còn base B là '''chất nhận proton''', tức là có thể nhận một proton để trở thành [[acid liên hợp]] của nó là {{Chem2|HB+}}. Đa số phản ứng acid–base đều xảy ra nhanh để tất cả các thành phần của phản ứng đều nằm trong trạng thái [[cân bằng động]] với nhau.{{sfn|Lew|2009|p=30−31}}

== Dung dịch nước ==
[[Tập tin:Acetic-acid-dissociation-3D-balls.png|thumb|350px|[[Acid acetic]], một acid yếu, nhường một proton (ion hydro, màu xanh) cho nước trong một phản ứng cân bằng để tạo ra ion [[acetat]] và ion [[hydroni]]. 
{{legend|red|[[Oxy]]}}
{{legend|black|[[Carbon]]}}
{{legend|white|Hydro}}
{{legend|lime|Proton ([[ion hydro]])}}]]Xét phản ứng acid–base sau:
:<chem>CH3COOH + H2O <=> CH3COO- + H3O+</chem>.
[[Acid acetic]], CH<sub>3</sub>COOH, là một acid vì nó nhường một proton cho nước (H<sub>2</sub>O) và trở thành base liên hợp của nó, ion [[acetat]] (CH<sub>3</sub>COO<sup>−</sup>). H<sub>2</sub>O là một base vì nó nhận một proton từ CH<sub>3</sub>COOH và trở thành acid liên hợp của nó, ion [[hydroni]] ({{Chem2|H3O+}}).{{sfn|Patrick|2012|p=76}}<ref name = hoa11>{{Cite|title=Hóa học 11|pages=17|last=Trần Thành Huế|series=Cánh Diều|publisher=Nhà xuất bản Đại học Sư phạm|display-authors=etal|editor-last=Vũ Quốc Trung}}</ref>

Phản ứng chiều nghịch của một phản ứng acid–base cũng là một phản ứng acid–base, giữa acid liên hợp của base ban đầu và base liên hợp của acid ban đầu. Trong ví dụ trên, ion acetat là base của phản ứng chiều nghịch còn ion hydroni là acid.<ref name = hoa11/>
:<chem>H3O+ + CH3COO- <=> CH3COOH + H2O</chem>
Điểm mạnh của thuyết Brønsted–Lowry so với thuyết Arrhenius là nó không yêu cầu acid phải phân ly trong nước.

== Chất lưỡng tính ==
[[Tập tin:Autoprotolyse eau.svg|thumb|340px|right|Tính lưỡng tính của nước.]]
Bản chất của thuyết Brønsted–Lowry là một chất chỉ được coi là acid khi có mặt một base và ngược lại. Nước là một chất [[Lưỡng tính (hóa học)|lưỡng tính]] vì nó có thể đóng vai trò là một acid hoặc một base. Trong hình bên phải, một phân tử {{Chem2|H2O}} đóng vai trò là base để nhận thêm {{Chem2|H+}}và trở thành {{Chem2|H3O+}} trong khi phân tử còn lại đóng vai trò là acid để mất {{Chem2|H+}} và trở thành {{Chem2|OH-}}.

Một ví dụ khác bao gồm [[nhôm hydroxide]], {{chem2|Al(OH)3}}.

: <chem>\overset{(acid)}{Al(OH)3}{} + OH- <=> Al(OH)4^-</chem>
: <chem>3H+{} + \overset{(base)}{Al(OH)3} <=> 3H2O{} + Al_{(dd H2O)}^3+</chem>

=== Dung dịch không phải nước ===
Ion hydro hoặc ion hydroni là một acid Brønsted–Lowry trong dung dịch nước, và ion hydroxide là một base theo phản ứng tự phân ly:
:<chem>H2O + H2O <=> H3O+ + OH-</chem>.
Một phản ứng tương tự xảy ra đối với [[amonia]]:
:<chem>NH3 + NH3 <=> NH4+ + NH2-</chem>.
Do đó, [[ion]] amoni {{Chem2|NH4+}} đóng vai trò trong amonia lỏng giống như ion hydroni trong nước, và ion amide {{Chem2|NH2-}} tương ứng với ion hydroxide. Muối amoni có tính chất như acid, và muối amit có tính base.{{sfn|Holliday|Massey|p=3|1965}}

Một số dung môi không nước có thể có tính base, đóng vai trò là chất nhận proton, liên quan đến acid Brønsted–Lowry:
:<chem>HA + S <=> A- + SH+</chem>
với S là một phân tử dung môi. Một số dung môi như vậy bao gồm [[dimethyl sulfoxide]] (DMSO) và [[acetonitrile]] ({{Chem2|CH3CN}}); đó là những dung môi quan trọng nhất vì chúng được dùng phổ biến để đo [[Hằng số điện li acid|hằng số điện ly acid]] của các phân tử hữu cơ. Vì DMSO là chất nhận proton mạnh hơn {{Chem2|H2O}} nên acid trở thành acid mạnh hơn trong dung môi này so với nước.<ref>{{chú thích web|url=http://www.chem.wisc.edu/areas/reich/pkatable/|title=Bordwell pKa Table (Acidity in DMSO)|author=Reich, Hans J.|tên=|ngày=|website=|publisher=Khoa Hóa học, [[Đại học Wisconsin-Madison]]|archive-url=https://web.archive.org/web/20081009060809/http://www.chem.wisc.edu/areas/reich/pkatable/|archive-date = ngày 9 tháng 10 năm 2008 |url hỏng=|access-date = ngày 8 tháng 11 năm 2020}}</ref> Thật vậy, nhiều phân tử có tính acid trong dung dịch không nước dù không có tính chất này trong dung dịch nước. Một trường hợp đặc biệt là trong [[Carbanion#Acid carbon|acid carbon]], khi một proton được lấy từ một [[Liên kết carbon−hydro|liên kết C−H]].<ref>{{Chú thích sách|title=March's advanced organic chemistry: reactions, mechanisms, and structure|url=https://archive.org/details/marchsadvancedor0000smit_n4l8|last=Smith|first=Michael B.|last2=March|first2=Jerry|date=2001|publisher=Wiley|isbn=978-0-471-58589-3|edition=5|location=New York Weinheim|pages=[https://archive.org/details/marchsadvancedor0000smit_n4l8/page/328 328]}}</ref>

Một số dung môi không phải nước khác có thể có tính acid. Dung môi acid làm tăng tính base của các chất tan trong nó. Ví dụ, hợp chất CH<sub>3</sub>COOH được gọi là acid acetic do tính acid của nó trong nước. Tuy nhiên nó lại đóng vai trò là một base trong [[hydro fluoride]] lỏng, vốn là một dung môi có tính acid mạnh hơn nhiều:{{sfn|Waddington|1965|p=69}}
:<chem>CH3COOH + 2HF  <=> CH3C(OH)2+ + HF2- </chem>

== So sánh với thuyết Lewis ==
{{See also|Acid và base Lewis}}Cùng năm mà Brønsted và Lowry công bố thuyết của họ, [[Gilbert N. Lewis]] đã tạo ra một thuyết khác về phản ứng acid-base. Thuyết Lewis dựa trên cấu trúc điện tử. Một base Lewis là một hợp chất có thể cung cấp một cặp electron cho một acid Lewis-một hợp chất có thể nhận một cặp electron.<ref name="review1940">{{chú thích tạp chí|last=Hall|first=Norris F.|date=March 1940|title=Systems of Acids and Bases|journal=Journal of Chemical Education|volume=17|issue=3|pages=124–128|bibcode=1940JChEd..17..124H|doi=10.1021/ed017p124}}</ref><ref>Miessler, G. L., Tarr, D. A., (1991) "''Inorganic Chemistry''" 2nd ed. Pearson Prentice-Hall pp. 170–172</ref> Đề xuất của Lewis giải thích phân loại Brønsted–Lowry bằng cách sử dụng cấu trúc điện tử.

: <chem>HA + B <=> A- + BH+ </chem>

Trong phương trình trên, cả base B và base liên hợp {{Chem2|A-}} đều chứa một [[Cặp đơn độc|cặp electron đơn lẻ]] và một proton{{Ndash}}một acid Lewis{{Ndash}}được trao đổi giữa chúng.
[[Tập tin:NH3-BF3-adduct-bond-lengthening-2D.png|liên_kết=https://en.wikipedia.org/wiki/File:NH3-BF3-adduct-bond-lengthening-2D.png|nhỏ|Sản phẩm cộng giữa amonia và boron trifluoride]]
Lewis sau đó đã viết rằng "Việc giới hạn nhóm acid đối với những chất chỉ chứa hydro sẽ cản trở nghiêm trọng đến sự hiểu biết có hệ thống về hóa học giống như việc giới hạn thuật ngữ [[chất oxy hóa]] đối với những chất chỉ chứa [[oxy]]."<ref name="review1940" /> Trong lý thuyết của Lewis, một acid A và một base B sẽ tạo thành một [[sản phẩm cộng]] AB, trong đó cặp electron tạo thành một [[liên kết cộng hóa trị phối trí]] giữa A và B. Điều này được thể hiện khi [[amonia]] và [[bor trifluoride]] phản ứng tạo thành sản phẩm cộng {{chem2|H3N\sBF3}}, một phản ứng không thể xảy ra trong nước vì bor trifluoride thủy phân trong nước.<ref name=":0">{{Chú thích tạp chí|last=Wamser|first=Christian A.|date=1951-01|title=Equilibria in the System Boron Trifluoride—Water at 25°|url=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja01145a134|journal=Journal of the American Chemical Society|language=en|volume=73|issue=1|pages=409–416|doi=10.1021/ja01145a134|issn=0002-7863}}</ref>

: <chem>4BF3 + 3H2O -> B(OH)3 + 3HBF4  </chem><ref name=":0" />

[[Acid boric]] được công nhận là acid Lewis vì trong phản ứng sau:

: <chem>B(OH)3 + H2O <=>  B(OH)4- + H+ </chem>

chất acid không phân li nhưng base, {{Chem2|H2O}}, thì phân li. Dung dịch {{Chem2|B(OH)3}} có tính acid vì các ion hydro được giải phóng từ phản ứng này.

Có bằng chứng mạnh mẽ cho rằng dung dịch [[amonia]] loãng chứa một lượng nhỏ [[Amoni|ion amoni]]

: <chem>H2O + NH3 -> OH- + NH+4  </chem>

và khi tan trong nước thì amonia đóng vai trò là base Lewis.{{sfn|Housecroft|Sharpe|2004|p=187}}

== So sánh với thuyết Lux–Flood ==
Phản ứng giữa các oxide ở trạng thái rắn hoặc lỏng không được đề cập đến trong thuyết Brønsted–Lowry. Ví dụ, phản ứng sau:

: <chem>2MgO + SiO2 ->  Mg2 SiO4 </chem>

không được nhắc tới trong định nghĩa của Brønsted–Lowry về acid và base. Mặt khác, [[magnesi oxide]] ({{Chem2|MgO}}) đóng vai là một base khi phản ứng với dung dịch nước của acid.

: <chem>2H+ + MgO(r) ->  Mg_{(dd H2O)}^2+ + H2O   </chem>

[[Silic dioxide]] ({{Chem2|SiO2}}) hòa tan được dự đoán là một acid yếu theo nghĩa của Brønsted–Lowry.<ref>{{chú thích sách|url=https://archive.org/details/natureofchemical00paul|title=The Nature of the Chemical Bond|last1=Pauling|first1=Linus|date=1960|publisher=Cornell University Press|edition=3rd|location=Ithaca|page=[https://archive.org/details/natureofchemical00paul/page/557 557]|author-link=Linus Pauling|url-access=registration}}</ref>

: <chem>SiO2(r) + 2H2O <=> Si(OH)4  (dd) </chem>
: <chem>Si(OH)4 <=> Si(OH)3O- + H+  </chem>

Theo [[thuyết Lux–Flood]], các oxide như {{Chem2|MgO}} và {{Chem2|SiO2}} ở trạng thái rắn có thể được coi là acid hoặc base. Ví dụ, khoáng vật [[olivin]] có thể được gọi là hợp chất của oxide base {{Chem2|MgO}} và oxide acid {{Chem2|SiO2}}. Điều này có ý nghĩa quan trọng trong [[địa hóa học]].<ref>{{cite journal|last1=Ottonello|first1=G|last2=Moretti|first2=R|date=2004|title=Lux-Flood basicity of binary silicate melts|url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0022369704000551|journal=Science Direct|volume=65|issue=8–9|pages=1609–1614|bibcode=2004JPCS...65.1609O|doi=10.1016/j.jpcs.2004.01.012|access-date=2 January 2025}}</ref>

== Tham khảo ==
{{tham khảo|30em}}

== Thư mục ==
* {{chú thích sách|url=http://books.google.com/books?id=8_7iGj4QLR4C&pg=PA644|title=General Chemistry, Enhanced Edition|last1=Ebbing|first1=Darrell|last2=Gammon|first2=Steven D.|date=2010|publisher=Cengage Learning|year=|isbn=0-538-49752-1|location=}}
*{{chú thích sách|url=https://books.google.com.vn/books?id=T77dAgAAQBAJ|title=Inorganic Chemistry in Non-Aqueous Solvents|last1=Holliday|first1=A.K.|last2=Massey|first2=A.G.|date=1965|publisher=Pergamon Press|year=|isbn=|location=|pages=}}
*{{Housecroft2nd}}
*{{chú thích sách|url=https://books.google.com/books/about/Acids_and_Bases.html?id=QHrzG6CaVIwC|title=Acids and Bases|last1=Lew|first1=Kristi|date=2009|publisher=Infobase Publishing|year=|isbn=978-0-7910-9783-0|location=|pages=}}
* {{chú thích sách|url=http://books.google.com/books?id=udUIAAAAQBAJ&pg=PT433|title=Chemistry: Principles and Reactions|last1=Masterton|first1=William|last2=Hurley|first2=Cecile|last3=Neth|first3=Edward|date=2011|publisher=Cengage Learning|isbn=1-133-38694-6}}
*{{chú thích sách|url=http://books.google.com/books?id=oS50J3-IfZsC&pg=PA157|title=The Basics of Chemistry|last=Myers|first=Richard|date=2003|publisher=Greenwood Publishing Group|isbn=978-0-313-31664-7}}
* {{chú thích sách|url=http://books.google.com/books?id=nlx6AgAAQBAJ&pg=PA76|title=Instant Notes in Organic Chemistry|last=Patrick|first=Graham|date=2012|publisher=Taylor & Francis|isbn=978-1-135-32125-3|page=76}}
* {{chú thích sách|url=http://books.google.com/books?id=FMuLzpHEhCwC|title=General, Organic, and Biological Chemistry|last=Stoker|first=H. Stephen|date=2012|publisher=Cengage Learning|isbn=1-133-10394-4}}
*{{chú thích sách|title=Non-Aqueous Solvent Systems|last1=Waddington|first1=T.C.|date=1965|publisher=Academic Press|location=New York}}
* {{chú thích sách|url=http://books.google.com/books?id=XQiu_E72llkC&pg=PA350|title=Chemistry|last1=Whitten|first1=Kenneth|last2=Davis|first2=Raymond|last3=Peck|first3=Larry|last4=Stanley|first4=George|date=2013|publisher=Cengage Learning|isbn=1-133-61066-8}}

{{DEFAULTSORT:Thuyết acid-base Bronsted-Lowry}}
[[Thể loại:Hóa học acid–base]]
[[Thể loại:Cân bằng hóa học]]