Какво е спрегната основа

Конюгирана база е химическият вид, който се образува, след като молекула киселина се неутрализира или чрез загуба на протон, или чрез получаване на несдвоена двойка електрони от база на Люис . С други думи, това е продукт на реакция на киселинно-алкална неутрализация, която идва директно от оригиналната киселина. Киселината и нейната спрегната основа се наричат ​​заедно спрегната киселинно-основна двойка.

Помислете за следната реакция на дисоциация на Брьонстед-Лоури на слаба киселина:

В този случай киселината е реагентът отляво, HA, докато отдясно са протонът, освободен от киселината, и анионът, A – , останал ^след като киселината е загубила своя протон.

Причината, поради която се нарича спрегната „основа“, е, че всички киселинно-алкални реакции са обратими, дори тези, които включват силни киселини и основи (само техните равновесни константи са много големи и равновесията са далеч изместени към продуктите). Поради тази причина, това, което в един смисъл представлява йонизацията на киселина, както в предишното уравнение, в обратния смисъл представлява протонирането на основа, в този случай, анион А ^– .

Как да разпознаем конюгирана основа

От гледна точка на концепцията на Брьонстед-Лоури за киселини и основи, киселина е всяко вещество, което, когато се разтвори във вода, е способно да йонизира и да отдаде протон. Тъй като при това се превръща в своята спрегната база, единствената разлика между киселината и нейната спрегната основа е липсата на протон.

В допълнение към това, тъй като протонът е положителен и взема своя въглехидрат със себе си, конюгираната основа винаги завършва с по-нисък електрически заряд с една единица от съответната киселина. Това означава, че ако киселината е неутрална, тогава нейната спрегната основа ще бъде отрицателна (заредена -1), докато ако киселината е положителна, тогава спрегнатата основа ще бъде неутрална и т.н.

Конюгирани основи на полипротични киселини

Разпознаването на спрегнатата основа на монопротонова киселина обикновено е лесно, но в случаите на полипротонова киселина може да възникне известно объркване. Това е така, защото понякога записваме реакциите на дисоциация на киселини като H ₂ SO ₄ като загуба на двата протона в една стъпка. Това обаче не се случва в действителност.

Всички полипрототични киселини претърпяват последователни реакции на йонизация и във всяка реакция те се превръщат в различна конюгирана основа. Объркването възниква от факта, че първата спрегната база на полипротонова киселина все още задържа протони, така че в допълнение към спрегнати бази, те също са киселини, които имат своя собствена спрегната основа.

Следният пример ще илюстрира това по-ясно:

Пример за полипротични киселини и техните спрегнати основи: фосфорна киселина

Може би един от най-добрите примери за илюстриране на равновесието на полипротична киселина е фосфорната _{киселина} или _H3PO4 . Тази киселина може да загуби общо три протона в съответствие със следните обратими реакции на дисоциация:

В този случай фосфорната киселина (H ₃ PO ₄ ) се превръща в дихидроген фосфатен йон (H ₂ PO ₄ ^– ) след загуба на протон, така че това е нейната конюгирана основа. В същото време H ₂ PO ₄ ^– е киселина, която се йонизира във втората реакция, за да се превърне във хидрогенфосфатен йон (HPO ₄ ^2- ), така че последният е спрегнатата основа на H ₂ PO ₄ ^– , но не от H ₃ PO ₄ . Същото важи и за HPO ₄ ^2- йона , който също е киселина (в допълнение към това, че е спрегнатата основа на H₂ OP ₄ ^– ). При дисоциация той се превръща във фосфатен йон, който е неговата конюгирана основа.

Връзка на спрегнатата основа с киселинността на киселината

Конюгираната основна структура може да даде указания за киселинността на всяка киселина. Анализирането на стабилността на този химически вид и сравняването му със структурната стабилност на оригиналната киселина помага да се обясни защо някои киселини са по-силни от други.

Сред критериите за стабилност, които могат да бъдат приложени към анализа на структурата както на киселината, така и на нейната спрегната основа, са:

• Пълни октети: Теорията за връзката на Люис показва, че молекулите с атоми, които нарушават правилото за октети, са по-малко стабилни от тези, в които всички атоми имат пълни октети.
• Резонансни структури: Молекулите с повече резонансни структури са по-стабилни от тези с по-малко.
• Ароматност: Видовете, които проявяват ароматност, обикновено са много по-стабилни от тези, които не са ароматни, а те са по-стабилни от тези, които са антиароматни.
• По-нисък общ заряд: Като цяло неутралните видове са склонни да бъдат по-стабилни от йонните видове и когато се сравняват йони, тези с по-малък нетен заряд са склонни да бъдат по-стабилни от тези с повече.
• Разделяне на зарядите: когато се сравняват две структури с еднакъв нетен заряд, тази с по-малко формални заряди, разделени между няколко атома, е по-стабилна от тези с по-формални заряди.
• Местоположение на формалните заряди: между две молекули, които имат еднакви формални заряди, тази с отрицателни заряди на по-електроотрицателните атоми и положителните на по-малко електроотрицателните атоми ще бъде по-стабилна.

Сравняването на киселината с нейната конюгирана основа въз основа на тези критерии за стабилност ви позволява да определите дали киселината ще предпочете да бъде в своята протонирана (като HA, например) или йонизирана (като A –, например) ^форма .

Ако конюгираната основа е по-стабилна от киселината, тогава киселината ще има тенденция да се дисоциира и да бъде по-силна, докато ако е вярно обратното, тя ще бъде слаба киселина.

Примери за двойки киселина: спрегнати бази

Ето някои допълнителни примери за различни киселини и съответните им спрегнати основи:

• Солна киселина и хлориден анион (HCl и Cl ^– )
• Бикарбонатният анион и карбонатният анион (HCO ₃ ^– и CO ₃ ^2- )
• Амониевият катион и амонякът (NH ₄ ⁺ и NH ₃ )
• Сярна киселина и бисулфат (H ₂ SO ₄ и HSO ₄ ^– )

Препратки

• ассолея. (2020 г., 2 май). 7.6: Скалата на pH . Извлечено от https://assolea.org/es/7-6-la-escala-de-ph/
• Браун, Т. (2021). Химия: Централната наука (11-то издание). Лондон, Англия: Pearson Education.
• Чанг, Р., Манзо, А. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Химия (10-то издание). Ню Йорк, Ню Йорк: MCGRAW-HILL.
• Флауърс, П., Теополд, К., Лангли, Р. и Робинсън, У. (2019a). 14.1 Киселини и основи на Брьонстед-Лоури – Химия 2e . Извлечено от https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/14-1-bronsted-lowry-acids-and-bases
• pH и pOH . (2020 г., 30 октомври). Взето от https://espanol.libretexts.org/@go/page/1911