Кислоты, основания, заряды...

Несколько ранее мы подчеркнули, что в теории протолитического равновесия особенно привлекает изящная логика, согласно которой к основаниям причисляют все анионы, поскольку

они являются акцепторами протона. Но еще в 30-х годах известный советский химик М. И. Усанович задался вопросом, почему из всех катионов, какие могут притягиваться к анионам-основаниям, свойства кислоты числятся лишь за протоном? Ведь, помимо протона, любой другой катион, поскольку он заряжен положительно, будет взаимодействовать с анионом и, следовательно, должен считаться кислотой. Если мы признаем справедливость теории Брёнстеда, то следует согласиться и с тем, что справедлив тезис, гласящий: любые катионы являются кислотами.

Но если следовать логике (а в научном исследовании логика — один из самых верных компасов), то... Впрочем, приведем вначале описание совсем незамысловатого эксперимента. В водный раствор серной кислоты было внесено одно вещество, которое прореагировало с кислотой, в результате чего образовалась соль — сульфат. К какому классу следует отнести это вещество? Читатель уверенно ответит, что если это «что-то» прореагировало с кислотой, образуя соль, т. е. прошла реакция нейтрализации, то «его», безусловно, следует отнести к разряду оснований. Не согласиться с этим мнением нельзя. Но дело в том, что в серную кислоту был внесен... металлический цинк:

Не противоречить элементарной логике здесь будет только один вывод: в этой реакции цинк выступает в роли основания и он действительно является им, если реакцию рассматривать с позиции теории кислот и оснований Усановича, согласно которой частица, отщепляющая катион (включая протон), либо присоединяющая анион (включая электрон) есть кислота, а основание — частица, присоединяющая катион (включая протон), либо отдающая анион (включая электрон).

Впервые в рассказе о теориях кислот и оснований появляется электрон. Но ведь переход электрона от одной частицы к другой — это процесс окисления-восстановления?! Причем же здесь кислотно-основное взаимодействие?

Противопоставление неправомерное. Существуют ведь системы классификации, которые предметы, явления группируют по принципу «или — или», но столь же равноправны и классификационные системы, основанные на принципе «и — и». Так, к примеру, катионы в одной системе классификации могут быть противопоставлены анионам, но по другой системе они как заряженные частицы могут находиться в одной компании и на этот раз противопоставляться им будут уже нейтральные молекулы.

В теории Усановича «обычные» процессы кислотно-основного взаимодействия и окислительно-восстановительные реакции рассматривают совокупно, поскольку все они сопровождаются

миграцией зарядов. А что до того, что носителем заряда в одном из случаев выступает электрон, то, право, в данном случае нет нужды наделять его какой-то исключительностью и изымать из ряда других отрицательных частиц-анионов. И именно в соответствии с этой строгой логикой окислительно-восстановительные процессы теорией Усановича включаются в круг кислотно-основных равновесий.

Можно было бы бросить теории Усановича упрек в том, что ею стирается грань между обычными кислотно-основными реакциями и процессами окисления-восстановления. И, кстати, подобные нарекания нередко адресовались да и адресуются этой теории. Но вряд ли критика такого рода будет справедливой. Потому что системы классификации, предусматривающие, например, деление солей на средние, кислые и основные, либо подразделение аминов на первичные, вторичные и третичные, не исключают систему классификации, предусматривающую деление химических веществ на неорганические и органические. Вот почему по теории Усановича кислотно-основные и окислительновосстановительные реакции — это «и — и», но не «или — или».

Да, в традиционной системе классификации химических процессов реакцию относят к числу окислительновосстановительных. В рамках же теории Усановича — это кислотно-основное взаимодействие, в котором молекулярный хлор, присоединяя отрицательную частицу электрон, является кислотой, а калий, поставляющий кислоте отрицательный заряд, выступает в роли основания.

Подобно тому, как в теории протолитического равновесия сопоставлялась сила анионов-оснований, считая, по Усановичу, каждый катион кислотой, можно составить и для этого типа кислот табель о рангах. Так, в ряду катионов щелочных металлов от лития к цезию сила кислот падает, так как с увеличением ионного радиуса уменьшается напряженность электростатического поля, создаваемого ионом, и, следовательно, ослабляется его стремление вступать во взаимодействие. Из двух катионов с одинаковым строением внешней электронной оболочки, например, последний более сильная кислота, чем ион калия, так как благодаря большему заряду иона, он будет обладать большей энергией взаимодействия с одними и теми же кислотами.