ŠIBKE OSNOVE: DISOCIACIJA, LASTNOSTI IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

Za šibke baze so vrste z majhno tendenco za darovanje elektronov disociirajo v vodnih raztopinah ali sprejemanje protonov. Prizmo, s katero analiziramo njene značilnosti, ureja definicija, ki izhaja iz študij več znanih znanstvenikov.

Na primer, po definiciji Bronsted-Lowry je šibka osnova tista, ki sprejema vodikov ion H ⁺ na zelo reverzibilen (ali ničen) način . V vodi je njegova molekula H ₂ O tista, ki daje okolju H ⁺ okoliško bazo. Če bi bil namesto vode šibka kislina HA, potem ga šibka baza težko nevtralizira.

Vir: Midnightcomm, z Wikimedia Commons

Močna baza ne bi samo nevtralizirala vseh kislin v okolju, ampak bi lahko sodelovala tudi pri drugih kemičnih reakcijah s škodljivimi (in smrtnimi) posledicami.

Iz tega razloga se nekatere šibke baze, na primer mlečna magnezija ali tablete fosfatne soli ali natrijeva bikarbonata, uporabljajo kot antacidi (zgornja slika).

Vse šibke baze imajo skupno prisotnost elektronskega para ali stabiliziran negativni naboj na molekuli ali ionu. Tako je CO ₃ ^- šibka osnova v primerjavi z OH ^- ; in osnova, ki ustvarja najmanj OH ^{- bo} po svoji disociaciji (Arrenhiusova definicija) najšibkejša osnova.

Disocijacija

Šibko bazo lahko zapišemo kot BOH ali B. Za disocijacijo naj bi prišlo do naslednjih reakcij z obema bazama v tekoči fazi (čeprav se lahko pojavijo v plinih ali celo v trdnih snoveh):

BOH <=> B ⁺ + OH ^-

B + H ₂ O <=> HB ⁺ + OH ^-

Upoštevajte, da čeprav se lahko obe reakcije pojavijo različni, imajo proizvodnjo OH ^- je skupno . Dve disociaciji vzpostavljata ravnovesje, zato sta nepopolni; to pomeni, da le odstotek baze dejansko odstopi (kar se ne zgodi z močnimi podlagami, kot sta NaOH ali KOH).

Prva reakcija se "bolj" ujema z Arrenhiusovo definicijo za baze: disociacija v vodi, da dobimo ionske vrste, zlasti hidroksil-anion OH ^- .

Medtem ko druga reakcija ustreza definiciji Bronsted-Lowryja, saj se B protonira ali sprejema H ⁺ iz vode.

Vendar pa se obe reakciji, ko vzpostavi ravnotežje, štejeta za šibko bazno disociacijo.

Amoniak

Amoniak je morda najpogostejša šibka osnova vseh. Njena disociacija v vodi je možna na naslednji način:

NH ₃ (aq) + H ₂ O (l) <=> NH ₄ ⁺ (aq) + OH ^- (aq)

Zato NH ₃ spada v kategorijo baz, ki jih predstavlja "B".

Konstanta disociacije amoniaka, K _b , je podana z naslednjim izrazom:

K _b = /

Ki je pri 25 ° C v vodi približno 1,8 x 10 ^-5 . Če izračunamo nato pK _b, imamo:

pK _b = - log K _b

= 4,74

Pri disociaciji NH ₃ prejme proton iz vode, zato lahko voda po Bronsted-Lowryju velja za kislino.

Sol, ki nastane na desni strani enačbe, je amonijev hidroksid, NH ₄ OH, ki je raztopljen v vodi in ni nič drugega kot vodni amonijak. Zaradi tega je Arrenhiusova definicija za osnovo izpolnjena z amonijakom: raztapljanje v vodi proizvaja ione NH ₄ ⁺ in OH ^- .

NH ₃ je sposoben podariti par neobdelanih elektronov, ki se nahajajo na dušikovem atomu; Tukaj pride Lewisova definicija za osnovo.

Primer izračuna

Koncentracija vodne raztopine šibkega bazičnega metilamina (CH ₃ NH ₂ ) je naslednja: pred disociacije = 0,010 M; po disociaciji = 0,008 M.

Izračunajte K _b , pK _b , pH in odstotek ionizacije.

K _b

Najprej je treba zapisati enačbo njene disociacije v vodi:

CH ₃ NH ₂ (aq) + H ₂ O (l) <=> CH ₃ NH ₃ ⁺ (aq) + OH ^- (aq)

Po matematičnem izrazu K _b

K _b = /

V ravnovesju je =. Ti ioni izvirajo iz disociacije CH ₃ NH ₂ , tako da je koncentracija teh ionov podan z razliko med koncentracijo CH ₃ NH ₂ pred in po ločevanju.

_disociiran = _začetni - _ravnovesje

_disociirano = 0,01 M - 0,008 M

= 0,002 M

Torej, = = 2 ∙ 10 ^-3 M

K _b = (2 ∙ 10 ^-3 ) ² M / (8 ∙ 10 ^-2 ) M

= 5 ∙ 10 ^-4

pK _b

Izračunano K _b , je zelo enostavno določiti pK _b

pK _b = - log Kb

pK _b = - log 5 ∙ 10 ^-4

= 3.301

pH

Za izračun pH, ker gre za vodno raztopino, je treba najprej izračunati pOH in odšteti od 14:

pH = 14 - pOH

pOH = - dnevnik

In ker je OH ^- je koncentracija že znano , izračun je preprost

pOH = -log 2 ∙ 10 ^-3

= 2,70

pH = 14 - 2,7

= 11.3

Odstotek ionizacije

Za njegovo izračunavanje je treba določiti, koliko osnove je bilo disociirano. Ker je bilo to storjeno že v prejšnjih točkah, velja naslednja enačba:

(/ ^° ) x 100%

Če ^° je začetna koncentracija baze in koncentracija njene konjugirane kisline. Izračun potem:

Odstotna ionizacija = (2 ∙ 10 ^-3 / 1 ∙ 10 ^-2 ) x 100%

= 20%

Lastnosti

- Šibke aminske baze imajo značilen grenak okus, ki je prisoten v ribah in ki se nevtralizira z uporabo limone.

-Imajo konstantno disocijacijsko konstanto, zato povzročajo nizko koncentracijo ionov v vodni raztopini. Zaradi tega niso dobri vodniki električne energije.

-V vodni raztopini izvirajo zmerno alkalni pH, zato spreminjajo barvo lakmusovega papirja iz rdeče v modro.

Večinoma so to amini (šibke organske baze).

-Nekatere so konjugirane baze močnih kislin.

- Šibke molekularne baze vsebujejo strukture, ki lahko reagirajo s H ⁺ .

Primeri

Amini

-Metilamin, CH ₃ NH ₂ , Kb = 5,0 ∙ 10 ^-4 , pKb = 3,30

-Dimetilamm, (CH ₃ ) ₂ NH, Kb = 7,4 ∙ 10 ^-4 , pKb = 3,13

Trimetilamin, (CH ₃ ) ₃ N Kb = 7,4 ∙ 10 ^-5 , pKb = 4,13

Piridin, C ₅ H ₅ N Kb = 1,5 ∙ 10 ^-9 , pKb = 8,82

-Anilina, C ₆ H ₅ NH ₂ , Kb = 4,2 * 10 ^-10 , pKb = 9,32.

Dušikove baze

Dušične baze adenin, gvanin, timin, citozin in uracil so šibke baze z amino skupinami, ki so del nukleotidov nukleinskih kislin (DNK in RNK), kjer prebivajo informacije za dedni prenos.

Adenin je na primer del molekul, kot je ATP, glavni rezervoar energije živih bitij. Poleg tega je adenin prisoten v koencimih, kot sta flavin-adenil-dinukleotid (FAD) in nikotin-adenil-dinukleotid (NAD), ki sodelujejo v številnih reakcijah redukcije oksida.

Konjugirajo podlage

Naslednji šibke baze, ali da lahko opravlja funkcijo kot take, so razvrščene v padajočem zaporedju glede bazičnosti: NH ₂ > OH ^- > NH ₃ > CN ^- > CH ₃ COO ^- > P ^- > NO ₃ ^- > Ci ^- > Br ^- > I ^- > ClO ₄ ^- .

Lokacija konjugacijskih baz hidracidov v danem zaporedju kaže, da večja kot je moč kisline, manjša je moč njene konjugacijske baze.

Na primer, anion I ^- je izjemno šibka osnova, medtem ko je NH ₂ najmočnejši v seriji.

Po drugi strani pa je osnovnost nekaterih običajnih organskih baz mogoče urediti na naslednji način: alkoksid> alifatski amini ≈ fenoksidi> karboksilati = aromatski amini - heterociklični amini.

Reference

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija. (8. izd.). CENGAGE Učenje.
2. Lleane Nieves M. (24. marec 2014). Kisline in baze. . Pridobljeno: uprh.edu
3. Wikipedija. (2018). Šibka osnova. Pridobljeno: en.wikipedia.org
4. Uredniška ekipa. (2018). Bazna sila in osnovna konstanta disociacije. kemična. Pridobljeno: iquimicas.com
5. Chung P. (22. marec 2018). Šibke kisline in baze. Kemija Libretexts. Pridobljeno: chem.libretexts.org