Pearson asit ve baz kavramı bir kimyasal reaksiyon sonucu oluşan bileşiklerin kararlılıklarının, reaksiyon mekanizmesının ve basamaklarının belirtilmesinde kullanılır.
Zayıf ve kuvvetli asit ve bazlar kavramı, “sert ve yumuşak (Lewis) asitler ve bazlar” için bir başlangıçtır. Pearson asit baz konsepti olarak da bilinen Zayıf ve kuvvetli asit ve bazlar, bileşiklerin, reaksiyon mekanizmalarının ve yolaklarının stabilitesini açıklamak için kimyada yaygın şekilde kullanılmaktadır. Kimyasal türe “sert” veya “yumuşak” ve “asit” veya “baz” terimlerini atar. ‘Sert’, küçük, yüksek yüklenme durumlarına (şarj kriteri esas olarak asitler, daha az oranda bazlara uygulanır) zayıf polarize edilebilir türler için geçerlidir. ‘Yumuşak’, büyük, düşük şarj durumlarına sahip ve kuvvetle polarize olan türler için geçerlidir. Kavram, orbita örtüşme kavramını belirli kimyasal olaylara uygulamanın bir yoludur.
Teori, niceliksel olmayan bir tanımlamanın niteliksel olmasının, kimyasal özellikleri ve tepkimeleri yönlendiren baskın faktörlerin anlaşılmasına yardımcı olacağı bağlamlarda kullanılır. Bu, özellikle ligandların ve geçiş metali iyonlarının sertlik ve yumuşaklıklarının göreceli sıralamasını belirlemek için çok sayıda deneyin yapıldığı geçiş metali kimyasında böyledir.
Zayıf ve kuvvetli asit ve bazlar teorisi, metatez reaksiyonlarının ürünlerinin tahmininde de yararlıdır. 2005 yılında patlayıcı maddelerin bile duyarlılığı ve performansının Zayıf ve kuvvetli asit ve bazlar teorisine göre açıklanabileceği gösterildi.
Ralph Pearson, 1960’ların başında Zayıf ve kuvvetli asit ve bazlar ilkesini inorganik ve organik reaksiyon kimyasını birleştirmek için başlattı.
Modelin temel ifadeleri ve ‘sertlik’ ve ‘yumuşaklık’ tahminleri
Bu kavram dahilinde, sert ve yumuşak bazlar arasında olduğu kadar sert ve yumuşak asitler arasında da bir ayrım yapılmaktadır.
“Sert”, yüksek yük yoğunluğuna, yani yüksek yük ve küçük bir yarıçapa (büyük “yük / yarıçap oranı”) sahip parçacıkları (atomlar, iyonlar ve moleküller) tanımlar.
Öte yandan, “Yumuşak”, düşük şarj yoğunluğuna, yani düşük şarjlı ve büyük yarıçaplı (küçük “şarj / yarıçap oranı”) olan parçacıklar anlamına gelir.
Buna ek olarak, sert parçacıklar zor polarize edilebilir (fakat oldukça polarize olan) ve yumuşak partiküller kolayca polarize edilebilir (ancak zayıf polarize edici).
Anyonlar için kurallar halojenürlerin kararlılığıdır: florür iyonu sert metal iyonlarıyla sert bazlar halinde stabil bileşikler oluşturmalı, ters yumuşak asitler ise yumuşak iyodürü tercih etmelidir.
Örnekler
Klasik bir sert asit proton, florür iyonunun sert bir temelidir. Sulu bir hidrojen florür solüsyonu bu nedenle yüksek hidrojen halojenürlerden daha düşük bir ayrışmaya sahiptir.
Öte yandan kadmiyum (II) iyonu asittir ve sülfür iyonu baztır. Bu nedenle, kadmiyum sülfür, su içerisinde çözülmesi zor bir madde olmalıdır.
Yumuşak türler tarafından oluşturulan adüktlerde Lewis asidi ile Lewis baz arasındaki bağ oldukça kovalent bir karaktere sahiptir; Iki sert türün bağlanması oldukça elektrostatik (iyoniktir).
Uygulama
Kavram genellikle kimyasal reaksiyonların kantitatif tanımlamasından çok nitelikselliğe hizmet eder. Bununla birlikte, Lewis asit-bazlı adüktlerin ayrışma enerjilerini belirlemek için bazı başarılı sayısal modeller de oluşturulmuştur.
Uygulamalı uygulama Zayıf ve kuvvetli asit ve bazlar konseptini, örneğin nitel analizde (ayırma işlemi) bulmaktadır. Klasik ayırma yolu Zayıf ve kuvvetli asit ve bazlar konseptinden daha eski olsa da, işlevselliği Zayıf ve kuvvetli asit ve bazlar konseptiyle büyük ölçüde anlaşılabilir. Dahası, komplekslerin yapı ve tepkilerinin anlaşılmasında çok yardımcı olur. Ayrıca Goldschmidt sınıflamasında jeolojideki sınıflandırma Pearson konseptinin tahminlerini doğrulamaktadır.
Örnekler
Gümüş katyonu yumuşak bir asittir; Bu nedenle, gümüş halojenürlerin kararlılığı flordan iyota doğru artmalıdır. Aslında, bu, gümüş florürün kolaylıkla çözünebildiği halde, klorür, bromür ve iyodür, yüksek kovalent bağlanma ile giderek kararlı (giderek az çözünen) bileşikler oluşturması gerçeği ile teyit edilmektedir.
Zayıf ve kuvvetli asit ve bazlar’ya göre, hidroflorik asit zayıf bir asit olmalıdır çünkü H ve F arasındaki bağ kuvvetli iyonik oranlara sahiptir. Aslında, HF’nin hidrojen halojenürlerinin gücü, pKs’si yaklaşık +3’ten HI’ye yükselmekte ve bir pKa değeri -10’dur; Bu nedenle, hidroiyodik asit HF’den 10 trilyon kat daha fazla asittir.