Disociácia slabých báz, vlastnosti a príklady

slabé bázy sú to druhy s malou tendenciou darovať elektróny, disociovať vo vodných roztokoch alebo prijímať protóny. Hranoly, s ktorými sa analyzujú jeho vlastnosti, sa riadia definíciou, ktorá vznikla zo štúdií viacerých známych vedcov.

Napríklad, podľa Bronsted-Lowryho definície, slabá báza je tá, ktorá prijíma veľmi reverzibilný (alebo nulový) vodíkový ión H⁺. Vo vode, jeho molekula H₂Alebo tá, ktorá daruje H⁺ do okolitej základne. Ak namiesto vody bola slabá kyselina HA, slabá báza ju sotva mohla neutralizovať.

Silná báza by nielen neutralizovala všetky kyseliny v životnom prostredí, ale mohla by sa zúčastniť aj iných chemických reakcií s nepriaznivými (a smrteľnými) následkami.

Z tohto dôvodu sa ako antacidá používajú niektoré slabé bázy, ako napríklad magnézia mlieka alebo tablety fosfátových solí alebo hydrogenuhličitanu sodného (obrázok hore).

Všetky slabé bázy majú spoločnú prítomnosť dvojice elektrónov alebo záporného náboja stabilizovaného v molekule alebo ióne. Takže CO₃^- je to slabá báza proti OH^-; a táto báza, ktorá produkuje menej OH^- vo svojej disociácii (definícia Arrenhia) bude najslabším základom.

index

• 1 Disociácia
  • 1.1 Čpavok
  • 1.2 Príklad výpočtu
• 2 Vlastnosti
• 3 Príklady
  • 3.1 Amíny
  • 3.2 Dusíkaté zásady
  • 3.3 Konjugované bázy
• 4 Odkazy

štiepenie

Slabá báza môže byť napísaná ako BOH alebo B. Hovorí sa, že podlieha disociácii, keď sa v kvapalnej fáze s oboma bázami vyskytujú nasledujúce reakcie (hoci sa môže vyskytovať v plynoch alebo dokonca v tuhých látkach):

BOH <=> B⁺ + OH^-

B + H₂O <=> polpenzia⁺ + OH^-

Všimnite si, že hoci obe reakcie sa môžu zdať odlišné, majú spoločnú produkciu OH^-. Okrem toho, dve disociácie vytvárajú rovnováhu, takže sú neúplné; to znamená, že iba percento bázy sa v skutočnosti disociuje (čo sa nevyskytuje pri silných zásadách, ako je NaOH alebo KOH).

Prvá reakcia je viac "pripojená" k definícii Arrenhius pre bázy: disociácia vo vode za vzniku iónových druhov, najmä hydroxylového aniónu OH^-.

Zatiaľ čo druhá reakcia je v súlade s definíciou Bronsted-Lowry, pretože B je protonando alebo akceptuje H⁺ vody.

Tieto dve reakcie sa však pri stanovení rovnováhy považujú za disociácie slabej bázy.

čpavkový

Čpavok je možno najčastejšou slabou základňou všetkých. Jeho disociácia vo vode môže byť schematicky znázornená nasledujúcim spôsobom:

NH₃ (ac) + H₂O (l)   <=>   NH₄⁺ (ac) + OH^- (Aq)

Preto, NH₃ vstupuje do kategórie báz reprezentovaných „B“.

Disociačná konštanta amoniaku, K_b, je daná týmto výrazom: \ t

K_b = [NH₄⁺] [OH^-] / [NH₃]

Ktorá pri 25 ° C vo vode je približne 1,8 x 10^-5. Výpočet potom vaše pK_b máte:

pK_b = - log K_b

= 4,74

V disociácii NH₃ To dostane protón z vody, takže to môže byť považované za vodu ako kyselinu podľa Bronsted-Lowry.

Soľ vytvorená na pravej strane rovnice je hydroxid amónny, NH₄OH, ktorý je rozpustený vo vode a nie je ničím iným ako vodným amoniakom. Z tohto dôvodu je definícia Arrenhius pre bázu splnená s amoniakom: jeho rozpustenie vo vode produkuje ióny NH₄⁺ a OH^-.

NH₃ je schopný darovať pár elektrónov bez zdieľania nachádzajúcich sa v atóme dusíka; toto je miesto, kde prichádza Lewisova definícia pre bázu, [H₃N].

Príklad výpočtu

Koncentrácia vodného roztoku metylamínu so slabou bázou (CH₃NH₂) je nasledovné: [CH₃NH₂] pred disociáciou = 0,010 M; [CH₃NH₂] po disociácii = 0,008 M.

Vypočítajte K_b, pK_b, pH a percento ionizácie.

K_b

Najprv musí byť napísaná rovnica jeho disociácie vo vode:

CH₃NH₂ (ac) + H₂O (l)    <=>     CH₃NH₃⁺ (ac) + OH^- (Aq)

Ďalšie matematické vyjadrenie K_b 

K_b = [CH₃NH₃⁺] [OH^-] / [CH₃NH₂]

V rovnováhe je splnené, že [CH₃NH₃⁺] = [OH^-]. Tieto ióny pochádzajú z disociácie CH₃NH₂, takže koncentrácia týchto iónov je daná rozdielom medzi koncentráciou CH₃NH₂ pred a po disociácii.

[CH₃NH₂]_odlúčil = [CH₃NH₂]_{počiatočné} - [CH₃NH₂]_zostatok

[CH₃NH₂]_odlúčil = 0,01 M - 0,008 M

= 0,002 M

Potom [CH₃NH₃⁺] = [OH^-] = 2 ∙ 10^-3 M

K_b = (2 ∙ 10^-3)² M / (8 ∙ 10^-2) M

= 5 ∙ 10^-4

pK_b

Vypočítaná hodnota K_b, Je veľmi ľahké určiť pK_b

pK_b = - log Kb

pK_b = - log 5 ∙ 10^-4

= 3,301

pH

Na výpočet pH, pretože sa jedná o vodný roztok, sa musí pOH najprv vypočítať a odčítať na 14:

pH = 14 - pOH

pOH = - log [OH^-]

A pretože koncentrácia OH je už známa^-, výpočet je priamy

pOH = -log 2 ∙ 10^-3

= 2,70

pH = 14 - 2,7

= 11,3

Ionizačné percento

Na jej výpočet je potrebné určiť, koľko bázy bolo oddelené. Ako už bolo uvedené v predchádzajúcich bodoch, platí táto rovnica:

([CH₃NH₃⁺] / [CH₃NH₂]^°) x 100%

Kde [CH₃NH₂]^° je počiatočná koncentrácia bázy a [CH₃NH₃⁺] koncentrácia jeho konjugovanej kyseliny. Výpočet potom:

Ionizačné percento = (2 ∙ 10^-3 / 1 ∙ 10^-2) x 100%

= 20%

vlastnosti

-Slabé bázy amínov majú charakteristickú horkú chuť, ktorá je prítomná v rybách a ktorá je neutralizovaná použitím citrónu.

-Majú nízku disociačnú konštantu, preto spôsobujú nízku koncentráciu iónov vo vodnom roztoku. Z tohto dôvodu nie sú dobré vodiče elektriny.

-Vo vodnom roztoku vytvárajú mierne zásadité pH, takže menia farbu lakmusového papiera z červenej na modrú.

-Sú to väčšinou amíny (slabé organické zásady)..

-Niektoré sú konjugované bázy silných kyselín.

-Slabé molekulárne bázy obsahujú štruktúry schopné reagovať s H⁺.

Príklady

amíny

-Metylamín, CH₃NH₂, Kb = 5,0 x 10^-4, pKb = 3,30

-Dimetylamín, (CH₃)₂NH, Kb = 7,4 ± 10^-4, pKb = 3,13

-Trimetylamín, (CH₃)₃N, Kb = 7,4 ± 10^-5, pKb = 4,13

-Pyridín, C₅H₅N, Kb = 1,5 ° 10^-9, pKb = 8,82

-Anilín, C₆H₅NH₂, Kb = 4,2 ∙ 10^-10, pKb = 9,32.

Dusíkaté zásady

Dusíkaté bázy adenín, guanín, tymín, cytozín a uracil sú slabé zásady s aminoskupinami, ktoré sú súčasťou nukleotidov nukleových kyselín (DNA a RNA), kde informácie o dedičnom prenose spočívajú.

Napríklad adenín je súčasťou molekúl, ako je ATP, hlavný zdroj energie živých bytostí. Okrem toho je adenín prítomný v koenzýmoch, ako je napríklad flavín adenyl dinukleotid (FAD) a nikotín adenyl dinukleotid (NAD), ktoré sa podieľajú na mnohých oxidačno-redukčných reakciách..

Konjugované bázy

Nasledujúce slabé bázy, alebo ktoré môžu plniť funkciu ako takú, sú usporiadané v zostupnom poradí zásaditosti: NH₂ > OH^- > NH₃ > CN^- > CH₃COO^- > F^- > NO₃^- > Cl^- > Br^- > I^- > ClO₄^-.

Umiestnenie konjugovaných báz hydrocídov v danej sekvencii ukazuje, že čím vyššia je sila kyseliny, tým nižšia je pevnosť jej konjugovanej bázy..

Napríklad anión I^- je to extrémne slabá základňa, zatiaľ čo NH₂ je najsilnejší v sérii.

Na druhej strane možno konštatovať, že zásaditosť niektorých bežných organických báz môže byť usporiadaná nasledujúcim spôsobom: alkoxid> alifatické amíny ≈ fenoxidy> karboxyláty = aromatické amíny ≈ heterocyklické amíny.

referencie

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Učenie.
2. Lleane Nieves M. (24. marca 2014). Kyseliny a zásady. [PDF]. Zdroj: uprh.edu
3. Wikipedia. (2018). Slabá báza. Zdroj: en.wikipedia.org
4. Redakčný tím (2018). Sila bázy a bázická disociačná konštanta. iquimicas. Získané z: iquimicas.com
5. Chung P. (22. marca 2018). Slabé kyseliny a zásady. Chémia Libretexts. Zdroj: chem.libretexts.org