Слабкі основи дисоціації, властивості і приклади

The слабкі основи вони є видами з мало схильними до донорів електронами, дисоціюють у водних розчинах або приймають протони. Призма, з якою аналізуються її характеристики, регулюється визначенням, що виникла з досліджень декількох відомих вчених.

Наприклад, згідно з визначенням Бронстеда-Лоурі, слабкою базою є та, яка приймає дуже оборотний (або нульовий) іон водню Н⁺. У воді його молекула Н₂Або це той, який дарує H⁺ до навколишньої бази. Якщо замість води була слабка кислота НА, то слабка база ледве нейтралізує її.

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

Саме з цієї причини деякі слабкі основи, такі як магнезія молока, або таблетки фосфатних солей або бікарбонату натрію, використовуються як антациди (верхнє зображення).

Всі слабкі основи мають спільну присутність пари електронів або негативного заряду, стабілізованого в молекулі або іоні. Таким чином, CO₃^- вона є слабкою базою проти OH^-; і та підстава, яка виробляє менше OH^- в його дисоціації (визначення Arrenhius) вона буде найслабшою базою.

Індекс

• 1 Роз'єднання
  • 1.1 Аміак
  • 1.2 Приклад розрахунку
• 2 Властивості
• 3 Приклади
  • 3.1 Аміни
  • 3.2 Азотні основи
  • 3.3 Кон'юговані основи
• 4 Посилання

Дисоціація

Слабка база може бути записана як BOH або B. Можна сказати, що вона піддається дисоціації, коли наступні реакції відбуваються в рідкій фазі з обома основами (хоча це може відбуватися в газах або навіть твердих речовинах):

BOH <=> B⁺ + OH^-

B + H₂O <=> HB⁺ + OH^-

Зауважимо, що хоча обидві реакції можуть здаватися різними, вони мають спільне виробництво OH^-. Крім того, дві дисоціації встановлюють баланс, тому вони неповні; тобто тільки відсоток основи фактично дисоціює (що не відбувається з сильними основами, такими як NaOH або KOH).

Перша реакція більш "приєднана" до визначення Arrenhius для основ: дисоціації у воді з метою отримання іонних видів, особливо гідроксил-аніон OH^-.

У той час як друга реакція підпорядковується визначенню Бронстеда-Лоурі, так як Б є протонном або приймає Н⁺ води.

Однак дві реакції, при створенні рівноваги, вважаються дисоціацією слабкої бази.

Аміак

Аміак - це, мабуть, найпоширеніша слабка база. Його дисоціацію у воді можна схематизувати таким чином:

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

Тому NH₃ входить до категорії баз, представлених "B".

Константа дисоціації аміаку, К_b, задається наступним виразом:

K_b = [NH₄⁺[OH^-] / [NH₃]

Що при 25 ° C у воді становить приблизно 1,8 х 10^-5. Обчислюючи тоді pK_b у вас є:

pK_b = - log K_b

= 4,74

У дисоціації NH₃ Це отримує протон з води, тому його можна вважати водою як кислоту згідно Бронстеду-Лоурі.

Солі, утворені на правій стороні рівняння, є гідроксидом амонію, NH₄OH, який розчиняється у воді і є не чим іншим, як водний аміак. Саме з цієї причини визначення Arrenhius для основи зустрічається з аміаком: його розчинення у воді дає іони NH₄⁺ і OH^-.

NH₃ здатний дарувати пару електронів без спільного розташування, розташованого в атомі азоту; саме тут входить визначення Льюїса для бази [H₃N:].

Приклад розрахунку

Концентрація водного розчину слабкої основи метиламина (СН₃NH₂) є наступним: [CH₃NH₂] до дисоціації = 0.010 М; [CH₃NH₂] після дисоціації = 0,008 М.

Розрахуйте K_b, pK_b, рН і відсоток іонізації.

K_b

Спочатку потрібно записати рівняння її дисоціації у воді:

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

Далі з математичного виразу К_b 

K_b = [СН₃NH₃⁺[OH^-] / [CH₃NH₂]

У рівновазі виконується, що [CH₃NH₃⁺] = [OH^-] Ці іони надходять з дисоціації СН₃NH₂, тому концентрація цих іонів задається різницею між концентрацією СН₃NH₂ до і після диссоціації.

[CH₃NH₂]_{дисоційована} = [СН₃NH₂]_{початковий} - [CH₃NH₂]_баланс

[CH₃NH₂]_{дисоційована} = 0,01 М - 0,008 М

= 0,002 М

Потім [CH₃NH₃⁺] = [OH^-] = 2. 10^-3 М

K_b = (2. 10^-3)² M / (8. 10^-2) М

= 5. 10^-4

pK_b

Розраховано K_b, Дуже легко визначити pK_b

pK_b = - log Kb

pK_b = - log 5. 10^-4

= 3,301

рН

Для обчислення рН, оскільки воно є водним розчином, pOH необхідно розрахувати першим і відняти до 14:

рН = 14 - рОН

pOH = - log [OH^-]

А так як концентрація OH вже відома^-, розрахунок прямий

pOH = -log 2. 10^-3

= 2,70

рН = 14 - 2,7

= 11,3

Відсоток іонізації

Щоб розрахувати її, необхідно визначити, наскільки велика база була диссоційована. Оскільки це було зроблено в попередніх пунктах, застосовується наступне рівняння:

([СН₃NH₃⁺] / [CH₃NH₂]^°) x 100%

Де [СН₃NH₂]^° - початкова концентрація підстави, і [CH₃NH₃⁺] концентрація його кон'югованої кислоти. Розрахунок тоді:

Відсоток іонізації = (2. 10^-3 / 1. 10^-2) x 100%

= 20%

Властивості

-Слабкі підстави амінів мають характерний гіркий смак, присутній в рибі і що нейтралізується з використанням лимона.

-Вони мають низьку константу дисоціації, тому вони викликають низьку концентрацію іонів у водному розчині. Не будучи, з цієї причини, хорошими провідниками електроенергії.

-У водному розчині вони продукують помірний лужний рН, тому вони змінюють колір лакмусового паперу від червоного до синього.

-Вони в основному аміни (слабкі органічні основи).

-Деякими є сполучені основи сильних кислот.

-Слабкі молекулярні основи містять структури, здатні реагувати з Н⁺.

Приклади

Аміни

-Метиламін, СН₃NH₂, Kb = 5,0 ∙ 10^-4, pKb = 3,30

-Диметиламін, (СН₃)₂NH, Kb = 7,4. 10^-4, pKb = 3,13

-Триметиламин, (СН₃)₃N, Kb = 7,4. 10^-5, pKb = 4,13

-Піридин, C₅H₅N, Kb = 1,5. 10^-9, pKb = 8,82

-Анілін, C₆H₅NH₂, Кб = 4,2. 10^-10, pKb = 9,32.

Азотні основи

Азотисті основи аденін, гуанін, тимін, цитозин і урацил є слабкими базами з аміногрупами, які входять до складу нуклеотидів нуклеїнових кислот (ДНК і РНК), де знаходиться інформація для спадкової передачі.

Аденін, наприклад, є частиною таких молекул, як АТФ, основний енергетичний резервуар живих істот. Крім того, аденін присутній в коферментах, таких як флавін-аденил-динуклеотид (FAD) і нікотиновий аденил-динуклеотид (NAD), які беруть участь у численних окисно-відновних реакціях.

Кон'юговані основи

Наступні слабкі бази, або які можуть виконувати функцію як таку, упорядковані в порядку зменшення основності: NH₂ > OH^- > NH₃ > CN^- > CH₃COO^- > F^- > НІ₃^- > Cl^- > Br^- > Я^- > ClO₄^-.

Розташування кон'югатних основ гідроцидів в даній послідовності вказує на те, що чим більше міцність кислоти, тим нижчою буде міцність її кон'югатної основи..

Наприклад, аніон I^- це надзвичайно слабка база, в той час як NH₂ є найсильнішим у серії.

З іншого боку, для висновку, основність деяких загальноприйнятих органічних основ можна упорядкувати наступним чином: алкоксид> аліфатичні аміни - феноксиди> карбоксилати = ароматичні аміни - гетероциклічні аміни.

Список літератури

1. Уіттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е изд.). CENGAGE Навчання.
2. Lleane Nieves M. (24 березня 2014 року). Кислоти та основи. [PDF] Отримано з: uprh.edu
3. Вікіпедія. (2018). Слабка база. Отримано з: en.wikipedia.org
4. Редакційна група (2018). Міцність основи і основна константа дисоціації. iquimicas. Відновлено з: iquimicas.com
5. Чун П. (22 березня 2018). Слабкі кислоти та основи. Хімія Libretexts. Отримано з: chem.libretexts.org