СЛАБКІ ОСНОВИ: ДИСОЦІАЦІЯ, ВЛАСТИВОСТІ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Ці слабкі підстави є видами зі слабкою тенденцією до віддавати електрони диссоциируют у водних розчинах, або приймають протонами. Призма, з якою аналізуються її характеристики, регулюється визначенням, що випливає з досліджень кількох відомих вчених.

Наприклад, згідно з визначенням Бронстеда-Лоурі, слабкою основою є те, що приймає іон водню Н ⁺ дуже оборотним (або нульовим) способом . У воді його молекула H ₂ O є тією, яка подає Н ⁺ до навколишньої основи. Якщо замість води це була слабка кислотна НА, то слабка основа навряд чи могла б нейтралізувати її.

Джерело: опівночі, із Вікісховища

Міцна основа не тільки нейтралізує всі кислоти в навколишньому середовищі, але й може брати участь в інших хімічних реакціях з несприятливими (і смертельними) наслідками.

Саме з цієї причини деякі слабкі основи, такі як молочна магнезія, таблетки з фосфатною сіллю або бікарбонат натрію, використовуються як антациди (верхнє зображення).

Усі слабкі основи мають присутність пари електронів або стабілізованого негативного заряду на молекулі чи іоні. Таким чином, CO ₃ ^- є слабкою базою порівняно з OH ^- ; а основа, яка виробляє найменше ОН ^- за її дисоціацією (визначення Арренхія) буде найслабшою базою.

Дисоціація

Слабка основа може бути записана як BOH або B. Кажуть, що вона зазнає дисоціації, коли такі реакції відбуваються з обома основами в рідкій фазі (хоча це може відбуватися в газах або навіть твердих тілах):

BOH <=> B ⁺ + OH ^-

B + H ₂ O <=> НВ ⁺ + ОН ^-

Слід зазначити , що хоча обидві реакції можуть відрізнятися, вони мають виробництво ОН ^- об'єднує . Крім того, дві дисоціації встановлюють рівновагу, тому вони є неповними; тобто лише відсоток основи насправді роз'єднує (що не відбувається з сильними основами, такими як NaOH або KOH).

Перша реакція "більше відповідає" визначенню Арренія для основ: дисоціація у воді для отримання іонних видів, особливо гідроксильний аніон OH ^- .

В той час як друга реакція підпорядковується визначенню Бронстеда-Лоурі, оскільки B протонірується або приймає Н ⁺ з води.

Однак обидві реакції, коли вони встановлюють рівновагу, вважаються слабкими базовими дисоціаціями.

Аміак

Аміак є чи не найпоширенішою слабкою базою з усіх. Його дисоціацію у воді можна окреслити так:

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

Отже, NH ₃ потрапляє до категорії баз, представлених «B».

Константа дисоціації аміаку, K _b , задається наступним виразом:

K _b = /

Який при температурі 25 ° С у воді становить приблизно 1,8 х 10 ^-5 . Обчисливши тоді його pK _b, маємо:

pK _b = - log K _b

= 4,74

При дисоціації NH ₃ він отримує протон з води, тому вода може вважатися кислотою згідно Бронстеда-Лоурі.

Сіль, що утворюється з правого боку рівняння, - це гідроксид амонію, NH ₄ OH, який розчиняється у воді і є не що інше, як водний аміак. Саме тому визначення Арренія для основи виконується аміаком: його розчинення у воді виробляє іони NH ₄ ⁺ та OH ^- .

NH ₃ здатний дарувати пару нерозділених електронів, розташованих на атомі азоту; Сюди входить визначення Льюїса для бази.

Приклад розрахунку

Концентрація водного розчину метиламіну слабкого підстави (CH ₃ NH ₂ ) така: до дисоціації = 0,010 М; після дисоціації = 0,008 М.

Обчисліть K _b , pK _b , рН та відсотки іонізації.

К _б

Спочатку слід записати рівняння його дисоціації у воді:

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

Слідом за математичним виразом K _b

K _b = /

В рівновазі =. Ці іони походять від дисоціації CH ₃ NH ₂ , тому концентрація цих іонів визначається різницею між концентрацією CH ₃ NH ₂ до і після дисоціації.

_{дисоційований} = _{початковий} - _{рівноважний}

_{дисоційований} = 0,01 М - 0,008 М

= 0,002 М

Отже, = = 2 ∙ 10 ^-3 М

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

= 5 ∙ 10 ^-4

pK _b

Обчисливши K _b , визначити pK _b дуже просто

pK _b = - log Kb

pK _b = - log 5 ∙ 10 ^-4

= 3,301

рН

Для обчислення рН, оскільки це водний розчин, спочатку слід обчислити і відняти pOH від 14:

рН = 14 - pOH

pOH = - журнал

А оскільки ОН ^- концентрація вже відома , то розрахунок простий

pOH = -log 2 ∙ 10 ^-3

= 2,70

рН = 14 - 2,7

= 11,3

Відсоток іонізації

Для його обчислення необхідно визначити, яка частина дисоційованої основи. Оскільки це вже було зроблено в попередніх пунктах, застосовується таке рівняння:

(/ ^° ) х 100%

Де ^° - початкова концентрація основи, а концентрація її кон'югованої кислоти. Розрахунок тоді:

Відсоткова іонізація = (2 ∙ 10 ^-3 / 1 ∙ 10 ^-2 ) x 100%

= 20%

Властивості

-Слабі амінові основи мають характерний гіркий смак, присутній у рибі і який нейтралізується із застосуванням лимона.

-У них низька константа дисоціації, через що вони викликають низьку концентрацію іонів у водному розчині. Не будучи з цієї причини хорошими провідниками електрики.

-У водному розчині вони породжують помірний лужний рН, через що вони змінюють колір лакмусового паперу з червоного на синій.

- Найбільше це аміни (слабкі органічні основи).

- Деякі є сполученими основами сильних кислот.

- Слабка молекулярна основа містить структури, здатні реагувати з Н ⁺ .

Приклади

Аміни

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

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

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

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

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

Азотні основи

Азотисті основи аденіну, гуаніну, тиміну, цитозину та урацилу є слабкими основами з аміногрупами, що входять до складу нуклеотидів нуклеїнових кислот (ДНК та РНК), де знаходиться інформація для спадкової передачі.

Наприклад, аденін входить до складу молекул, таких як АТФ, основний резервуар енергії живих істот. Крім того, аденін присутній у коферментах, таких як фланін-аденілдинуклеотид (FAD) і нікотиновий аденілдинуклеотид (NAD), які беруть участь у численних реакціях відновлення оксиду.

Сполучні основи

Наступні слабкі підстави, або які можуть виконувати функцію як таку, розташовані у порядку зменшення основності: NH ₂ > OH ^- > NH ₃ > CN ^- > CH ₃ COO ^- > F ^- > NO ₃ ^- > Cl ^- > Br ^- > I ^- > ClO ₄ ^- .

Розташування кон'югатних основ гідрацидів у заданій послідовності вказує, що чим більша сила кислоти, тим менша сила її кон'югатної основи.

Наприклад, аніон I ^- це надзвичайно слабка основа, тоді як NH ₂ є найсильнішим у серії.

З іншого боку, нарешті, основи деяких загальних органічних основ можна організувати наступним чином: алкоксид> аліфатичні аміни - феноксиди> карбоксилати = ароматичні аміни - гетероциклічні аміни.

Список літератури

1. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія. (8-е видання). CENGAGE Навчання.
2. Лілен Нейс М. (24 березня 2014 р.). Кислоти та основи. . Відновлено з: uprh.edu
3. Вікіпедія. (2018). Слабка основа. Відновлено з: en.wikipedia.org
4. Колектив редакції. (2018). Базова сила і основна константа дисоціації. хімічна. Відновлено з: iquimicas.com
5. Чунг П. (22 березня 2018 р.). Слабкі кислоти та основи. Хімічні лібретексти. Відновлено з: chem.libretexts.org