1. Arrhenius Asit-Baz Tanımı (1887)

İsveçli kimyacı Svante Arrhenius tarafından önerilen ilk modern teoridir:

• Asit: Sulu çözeltisine hidrojen iyonu ($\text{H}^+$ veya $\text{H}_3\text{O}^+$) veren maddelerdir.

  $$\text{HCl}_{(g)} \overset{\text{H}_2\text{O}}{\longrightarrow} \text{H}^+_{(suda)} + \text{Cl}^-_{(suda)}$$

• Baz: Sulu çözeltisine hidroksit iyonu ($\text{OH}^-$) veren maddelerdir.

  $$\text{NaOH}_{(k)} \overset{\text{H}_2\text{O}}{\longrightarrow} \text{Na}^+_{(suda)} + \text{OH}^-_{(suda)}$$

Arrhenius Teorisinin Yetersizlikleri / Kısıtlamaları:

• Yalnızca sulu çözeltilerde geçerlidir; gaz fazındaki veya susuz çözücülerdeki asit-baz davranışlarını açıklayamaz.

• Yapısında doğrudan $\text{OH}^-$ grubu bulundurmadığı hâlde bazik özellik gösteren maddeleri (örneğin $\text{NH}_3$ gazını) tek başına açıklamakta yetersiz kalır.

2. Brønsted-Lowry Asit-Baz Tanımı (1923)

11. sınıf kimya ders kitabında denge hesaplamalarında en çok başvurulan proton aktarımı modelidir:

• Asit: Tepkimede karşı tarafa proton ($\text{H}^+$ iyonu) veren kimyasal türdür.

• Baz: Tepkimede karşı taraftan proton ($\text{H}^+$ iyonu) alan kimyasal türdür.

(Bu tepkime susuz gaz fazında gerçekleşir; $\text{HCl}$ proton verdiği için asit, $\text{NH}_3$ proton aldığı için bazdır. Arrhenius’un açıklayamadığı bu durumu Brønsted-Lowry kolayca açıklar).

Eşlenik (Konjuge) Asit-Baz Çiftleri:

Aralarında yalnızca tek bir $\text{H}^+$ farkı bulunan türlerdir:

• $\text{CH}_3\text{COOH}$ (Asit 1) $\longrightarrow$ $\text{CH}_3\text{COO}^-$ (Eşlenik Baz 1)

• $\text{H}_2\text{O}$ (Baz 2) $\longrightarrow$ $\text{H}_3\text{O}^+$ (Eşlenik Asit 2)

Brønsted-Lowry Teorisinin Yetersizliği:

• Tepkimenin asit-baz olarak nitelendirilebilmesi için mutlaka bir proton ($\text{H}^+$) transferi olması gerekir. Yapısında hidrojen bulunmayan maddelerin ($\text{BF}_3$, $\text{AlCl}_3$ vb.) asidik davranışlarını açıklayamaz.

3. Lewis Asit-Baz Tanımı (1923)

Gilbert N. Lewis tarafından geliştirilen, hidrojen ve çözücü bağımlılığını tamamen ortadan kaldıran en kapsamlı teoridir:

• Lewis Asidi: Kimyasal bağ oluşturmak üzere elektron çifti alan (boş orbitali olan / oktet boşluğu bulunan / katyon) türlerdir.

• Lewis Bazı: Kimyasal bağ oluşturmak için bağ yapmamış elektron çifti veren türlerdir.

• $\text{NH}_3$ üzerindeki ortaklanmamış elektron çiftini verdiği için Lewis bazıdır.

• $\text{BF}_3$ bor atomunun boş $p$ orbitaliyle bu elektron çiftini kabul ettiği için Lewis asididir.

• Oluşan bağ bir koordine kovalent bağdır.

4. Teorilerin Kapsam ve Karşılaştırma Tablosu

+----------------------------------------------------+
|  Lewis Asit-Baz Teorisi                            |
|   +----------------------------------------------+ |
|   |  Brønsted-Lowry Asit-Baz Teorisi             | |
|   |   +----------------------------------------+ | |
|   |   |  Arrhenius Asit-Baz Teorisi            | | |
|   |   +----------------------------------------+ | |
|   +----------------------------------------------+ |
+----------------------------------------------------+

(Her Arrhenius asidi aynı zamanda bir Brønsted-Lowry ve Lewis asididir; ancak her Lewis asidi bir Arrhenius asidi değildir).

Çözümlü Sorular

Soru 1: Teorilerin Kapsamı

Aşağıda verilen tepkimelerden hangisi hem Arrhenius hem Brønsted-Lowry hem de Lewis asit-baz teorisiyle açıklanabilir?

A) $\text{BF}_{3(g)} + \text{NH}_{3(g)} \longrightarrow \text{F}_3\text{B}-\text{NH}_{3(k)}$

B) $\text{CaO}_{(k)} + \text{CO}_{2(g)} \longrightarrow \text{CaCO}_{3(k)}$

C) $\text{HCl}_{(g)} + \text{NH}_{3(g)} \longrightarrow \text{NH}_4\text{Cl}_{(k)}$

D) $\text{HNO}_{3(suda)} + \text{KOH}_{(suda)} \longrightarrow \text{KNO}_{3(suda)} + \text{H}_2\text{O}_{(s)}$

E) $\text{Cu}^{2+}_{(suda)} + 4\text{NH}_{3(suda)} \longrightarrow [\text{Cu(NH}_3)_4]^{2+}_{(suda)}$

Çözüm:

• Bir tepkimenin Arrhenius teorisine uygun olabilmesi için mutlaka sulu çözeltide gerçekleşmesi ve $\text{H}^+$ ile $\text{OH}^-$ iyonlarının nötralleşmesini içermesi gerekir.

• D seçeneğinde: $\text{HNO}_3$ suya $\text{H}^+$ veren bir Arrhenius asidi, $\text{KOH}$ ise suya $\text{OH}^-$ veren bir Arrhenius bazıdır. Aynı zamanda $\text{H}^+$ proton aktarımı olduğu için Brønsted-Lowry tanımına, $\text{OH}^-$ iyonunun elektron çiftini $\text{H}^+$ ile paylaşması nedeniyle de Lewis tanımına uyar.

• A, B, C ve E seçenekleri sulu fazda klasik $\text{H}^+ / \text{OH}^-$ nötralleşmesi içermediğinden Arrhenius kapsamında incelenemez.

Doğru Cevap: D

Soru 2: Lewis ve Brønsted-Lowry Ayrımı

Gaz fazında gerçekleşen;

tepkimesi ile ilgili;

I. $\text{AlCl}_3$, oktet boşluğuna sahip olduğu için Lewis asididir.

II. $\text{Cl}^-$, ortaklanmamış elektron çifti verdiği için Lewis bazıdır.

III. Tepkime Brønsted-Lowry teorisi ile açıklanabilir.

yargılarından hangileri doğrudur?

A) Yalnız I

B) I ve II

C) I ve III

D) II ve III

E) I, II ve III

Çözüm:

• $\text{AlCl}_3$ molekülünde alüminyum atomunun değerlik katmanında 6 elektron bulunur (oktet boşluğu vardır). Klorür iyonundan gelen elektron çiftini kabul ettiği için Lewis asididir (I. öncül doğru).

• $\text{Cl}^-$ iyonu bağ yapımında kullanılmak üzere elektron çifti sunduğu için Lewis bazıdır (II. öncül doğru).

• Tepkimede herhangi bir $\text{H}^+$ (proton) transferi gerçekleşmemiştir. Dolayısıyla bu tepkime Brønsted-Lowry teorisi ile açıklanamaz (III. öncül yanlış).

Doğru Cevap: B (I ve II)