Функции кислотности

Фу́нкции кисло́тности, количественные характеристики, определяющие способность кислот к протонированию молекул растворителя. Наиболее известна функция кислотности Гаммета (введена Л. Гамметом в 1932 и используется в уравнении для скорости кислотно-оснóвных реакций). Если протонируется нейтральная молекула, функция кислотности Гаммета обозначается H₀ , если протон присоединяется к катиону или аниону – H⁺ или H^– соответственно.

Для индивидуальных кислот в жидком состоянии способность к протонированию определяется величиной константы автопротолиза (автоионизации), поскольку в роли растворителя выступает сама кислота. В этом случае функция кислотности объединяет сразу две характеристики вещества: способность отщеплять и способность присоединять протон. Численные значения констант равновесия данного процесса (K_ап или –lgK_ап ) изменяются в очень широких пределах; например, при 25 °C значение –lgK_ап для NH₃ равно 29,8, для C₂ H₅ OH – 18,9, для H₂ O – 14,0, для CH₃ COOH – 12,6, для H₂ O₂ – 9,7, для HF – 9,7, для HCOOH – 6,2, для H₂ SO₄ – 3,6, для H₃ PO₄ – около 2. Вещества, стоящие в этом ряду после Н₂ О, в водных растворах являются кислотами (донорами протона) по отношению к растворителю. В водном растворе аммиака вода является кислотой (донором протонов), а аммиак – основанием (акцептором протонов); в таком растворе образуются ионы NH₄ ⁺ и OH^– . Традиционное использование воды в качестве дифференцирующего растворителя позволяет разделить большинство кислот по их способности образовывать ионы в водных растворах на сильные (находятся в растворах преимущественно в ионных формах), средней силы (для них соизмеримы количества ионных и молекулярных форм) и слабые (находятся в растворе преимущественно в молекулярных формах).

Понятие функции кислотности используется при изучении механизмов химических реакций, в том числе участия в реакциях ионных форм. Это позволяет при проведении химических процессов добиться оптимальных скоростей протекания реакций и оптимальных равновесных выходов за счёт подбора соответствующих реагентов и растворителей.