СЛАБЫЕ ОСНОВАНИЯ: ДИССОЦИАЦИЯ, СВОЙСТВА И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2026

Эти слабые основания являются видами со слабой тенденцией к отдавать электроны диссоциируют в водных растворах, или принимающих протонами. Призма, с помощью которой анализируются ее характеристики, определяется определением, вытекающим из исследований нескольких известных ученых.

Например, согласно определению Бронстеда-Лоури, слабое основание - это такое основание, которое принимает ион водорода H ⁺ очень обратимым (или нулевым) способом . В воде молекула H ₂ O отдает H ⁺ окружающему основанию. Если бы вместо воды это была слабокислая ГК, то слабое основание вряд ли могло бы ее нейтрализовать.

Источник: Midnightcomm, Wikimedia Commons.

Сильная основа не только нейтрализует все кислоты в окружающей среде, но также может участвовать в других химических реакциях с неблагоприятными (и фатальными) последствиями.

Именно по этой причине некоторые слабые основания, такие как молочная магнезия, таблетки фосфатной соли или бикарбонат натрия, используются в качестве антацидов (верхнее изображение).

Общим для всех слабых оснований является наличие электронной пары или стабилизированного отрицательного заряда молекулы или иона. Таким образом, CO ₃ ^- слабое основание по сравнению с OH ^- ; и основание, которое производит наименьшее количество ОН ^- в его диссоциации (определение Арренхиуса), будет самым слабым основанием.

диссоциация

Слабое основание можно записать как BOH или B. Считается, что оно подвергается диссоциации, когда следующие реакции происходят с обоими основаниями в жидкой фазе (хотя это может происходить в газах или даже в твердых телах):

ВОН <=> В ⁺ + ОН ^-

B + H ₂ O <=> HB ⁺ + OH ^-

Обратите внимание, что, хотя обе реакции могут выглядеть по-разному, они производят ОН ^- общим . Более того, две диссоциации устанавливают равновесие, поэтому они неполны; то есть фактически диссоциирует только процент основания (чего не происходит с сильными основаниями, такими как NaOH или KOH).

Первая реакция более точно соответствует определению оснований Арренхиуса: диссоциация в воде с образованием ионных частиц, особенно гидроксильного аниона ОН ^- .

В то время как вторая реакция подчиняется определению Бренстеда-Лоури, поскольку B протонируется или принимает H ⁺ из воды.

Однако две реакции, когда они устанавливают равновесие, считаются слабой диссоциацией оснований.

аммоний

Аммиак, пожалуй, самое распространенное слабое основание из всех. Его диссоциацию в воде можно описать следующим образом:

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

Следовательно, NH ₃ попадает в категорию оснований, обозначенных буквой «B».

Константа диссоциации аммиака, K _b , определяется следующим выражением:

K _b = /

Что при 25 ° C в воде составляет примерно 1,8 x 10 ^-5 . Вычисляя его pK _b, получаем:

pK _b = - журнал K _b

= 4,74

При диссоциации NH ₃ он получает протон из воды, поэтому воду можно рассматривать как кислоту согласно Бренстеду-Лоури.

Соль, образующаяся в правой части уравнения, представляет собой гидроксид аммония, NH ₄ OH, который растворен в воде и представляет собой не что иное, как водный раствор аммиака. Именно по этой причине определение основания Арренхиуса выполняется с аммиаком: его растворение в воде дает ионы NH ₄ ⁺ и OH ^- .

NH ₃ способен отдавать пару неподеленных электронов, расположенных на атоме азота; Именно здесь на помощь приходит определение основания Льюиса.

Пример расчета

Концентрация водного раствора слабого основания метиламина (CH ₃ NH ₂ ) следующая: до диссоциации = 0,010 М; после диссоциации = 0,008 М.

Рассчитайте K _b , pK _b , pH и процент ионизации.

К _б

Сначала нужно записать уравнение его диссоциации в воде:

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

Следуя математическому выражению K _b

K _b = /

В состоянии равновесия =. Эти ионы образуются в результате диссоциации CH ₃ NH ₂ , поэтому концентрация этих ионов определяется разницей между концентрацией CH ₃ NH ₂ до и после диссоциации.

_{диссоциированный} = _{исходный} - _{равновесный}

_{диссоциированный} = 0,01 M - 0,008 M

= 0,002 млн

Итак, = = 2 ∙ 10 ^-3 M

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

= 5 ∙ ^10-4

pK _b

Рассчитав K _b , определить pK _b очень просто.

pK _b = - журнал Kb

pK _b = - лог 5 ∙ ^10-4

= 3 301

pH

Для расчета pH, поскольку это водный раствор, сначала необходимо рассчитать pOH и вычесть из 14:

pH = 14 - pOH

pOH = - журнал

А поскольку концентрация OH ^- уже известна , расчет прост.

pOH = -log 2 ∙ 10 ^-3

= 2,70

pH = 14 - 2,7

= 11,3

Процент ионизации

Чтобы рассчитать его, необходимо определить, какая часть основания диссоциировала. Поскольку это уже было сделано в предыдущих пунктах, применяется следующее уравнение:

(/ ^° ) х 100%

Где ^° - начальная концентрация основания и концентрация сопряженной с ним кислоты. Затем вычисляем:

Процент ионизации = (2 ∙ ^10-3 / 1 ∙ ^10-2 ) x 100%

= 20%

свойства

-Слабые аминовые основания имеют характерный горький вкус, присутствующий в рыбе, который нейтрализуется с помощью лимона.

-Они имеют низкую константу диссоциации, поэтому они вызывают низкую концентрацию ионов в водном растворе. Не будучи по этой причине хорошими проводниками электричества.

-В водном растворе они создают умеренный щелочной pH, поэтому они меняют цвет лакмусовой бумаги с красного на синий.

-В основном это амины (слабые органические основания).

-Некоторые являются сопряженными основаниями сильных кислот.

-Слабые молекулярные основания содержат структуры, способные реагировать с H ⁺ .

Примеры

Амины

-Метиламин, CH ₃ NH ₂ , Kb = 5.0 ∙ 10 ^-4 , pKb = 3.30

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

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

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

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

Азотные основания

Азотистые основания аденин, гуанин, тимин, цитозин и урацил представляют собой слабые основания с аминогруппами, которые являются частью нуклеотидов нуклеиновых кислот (ДНК и РНК), в которых находится информация для наследственной передачи.

Аденин, например, входит в состав таких молекул, как АТФ, основного резервуара энергии живых существ. Кроме того, аденин присутствует в коферментах, таких как флавинаденилдинуклеотид (FAD) и никотинаденилдинуклеотид (NAD), которые участвуют во многих реакциях восстановления оксидов.

Конъюгированные основания

Следующие слабые основания, или которые могут выполнять определенную функцию как таковые, расположены в порядке убывания основности: NH ₂ > OH ^- > NH ₃ > CN ^- > CH ₃ COO ^- > F ^- > NO ₃ ^- > Cl ^- > Br. ^- > Я ^- > ClO ₄ ^- .

Расположение конъюгированных оснований гидрокислот в данной последовательности указывает на то, что чем больше сила кислоты, тем меньше сила ее конъюгированного основания.

Например, анион I ^- чрезвычайно слабое основание, а NH ₂ - самое сильное в ряду.

С другой стороны, в заключение, основность некоторых обычных органических оснований может быть устроена следующим образом: алкоксид> алифатические амины ≈ феноксиды> карбоксилаты = ароматические амины ≈ гетероциклические амины.

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
2. Ллиан Ньевес М. (24 марта 2014 г.). Кислоты и основания. , Получено с: uprh.edu
3. Wikipedia. (2018). Слабая база. Получено с: en.wikipedia.org
4. Редакция. (2018). Базовая сила и базовая константа диссоциации. химическое вещество. Получено с: iquimicas.com
5. Чунг П. (22 марта 2018 г.). Слабые кислоты и основания. Химия Libretexts. Получено с: chem.libretexts.org