Hvad er en konjugeret base

En konjugeret base er den kemiske art, der dannes, efter at et syremolekyle er neutraliseret, enten ved tab af en proton eller ved at modtage et uparret elektronpar fra en Lewis-base . Med andre ord er det produktet af en syre-base neutraliseringsreaktion, der kommer direkte fra den oprindelige syre. Syren og dens konjugerede base kaldes samlet et konjugeret syre-base-par.

Overvej følgende Brønsted-Lowry dissociationsreaktion af en svag syre:

I dette tilfælde er syren reaktanten til venstre, HA, mens til højre er protonen frigivet af syren og anionen, A – , der er tilbage ^efter at syren mistede sin proton.

Grunden til, at det kaldes en konjugeret “base”, er, at alle syre-base-reaktioner er reversible, selv dem, der involverer stærke syrer og baser (kun deres ligevægtskonstanter er meget store, og ligevægten er langt forskudt mod produkterne). Af denne grund repræsenterer det, der i én forstand repræsenterer ioniseringen af ​​en syre som i den foregående ligning, i den modsatte forstand protonationen af ​​en base, i dette tilfælde anionen A ^– .

Sådan genkender du en konjugeret base

Set fra Brønsted-Lowry-konceptet om syrer og baser er en syre ethvert stof, der, når det er opløst i vand, er i stand til at ionisere og donere en proton. Da det omdannes til sin konjugerede base ved at gøre det, er den eneste forskel mellem en syre og dens konjugerede base fraværet af en proton.

Ud over dette, fordi protonen er positiv og tager sin kulhydrat med sig, ender den konjugerede base altid med en lavere elektrisk ladning med en enhed end den respektive syre. Det betyder, at hvis syren var neutral, så vil dens konjugerede base være negativ (ladet -1), mens hvis syren er positiv, så vil den konjugerede base være neutral, og så videre.

Konjugerede baser af polyprotiske syrer

At genkende den konjugerede base af en monoprotisk syre er normalt ligetil, men i tilfælde af polyprotiske syrer kan der opstå en vis forvirring. Dette skyldes, at vi nogle gange skriver dissociationsreaktioner af syrer som H ₂ SO ₄ som at miste begge protoner i et enkelt trin. Det er dog ikke, hvad der rent faktisk sker.

Alle polyprototiske syrer gennemgår successive ioniseringsreaktioner, og i hver reaktion omdannes de til en anden konjugatbase. Forvirringen opstår af, at den første konjugerede base i en polyprotisk syre stadig bevarer protoner, så udover konjugerede baser er det også syrer, der har deres egen konjugerede base.

Følgende eksempel vil illustrere dette mere tydeligt:

Eksempel på polyprotiske syrer og deres konjugerede baser: phosphorsyre

Måske er et af de bedste eksempler til at illustrere ligevægten af ​​en polyprotisk syre phosphorsyre eller H ₃ PO ₄ . Denne syre kan miste i alt tre protoner ifølge følgende reversible dissociationsreaktioner:

I dette tilfælde bliver phosphorsyre (H ₃ PO ₄ ) til dihydrogenphosphation-ionen (H ₂ PO ₄ ^– ) efter at have mistet en proton, så dette er dens konjugerede base. Samtidig er H ₂ PO ₄ ^– en syre, der ioniserer i den anden reaktion for at blive til hydrogenphosphation (HPO ₄ ^2- ), så sidstnævnte er den konjugerede base af H ₂ PO ₄ ^– , men ikke fra H ₃ PO ₄ . Det samme er tilfældet med HPO ₄ ^2- ionen , som også er en syre (udover at være den konjugerede base af H₂ OP ₄ ^– ). Ved dissociation bliver den til fosfation, som er dens konjugerede base.

Konjugatbasens forhold til syrens surhedsgrad

Den konjugerede basestruktur kan give fingerpeg om surhedsgraden af ​​enhver syre. At analysere stabiliteten af ​​den kemiske art og sammenligne den med den strukturelle stabilitet af den oprindelige syre hjælper med at forklare, hvorfor nogle syrer er stærkere end andre.

Blandt de stabilitetskriterier, der kan anvendes til analysen af ​​strukturen af ​​både syren og dens konjugatbase, er:

• Hele oktetter: Lewis-bindingsteori indikerer, at molekyler med atomer, der overtræder oktetreglen, er mindre stabile end dem, hvor alle atomer har hele oktetter.
• Resonansstrukturer: Molekyler med flere resonansstrukturer er mere stabile end dem med færre.
• Aromaticitet: Arter, der udviser aromaticitet, har tendens til at være meget mere stabile end dem, der ikke er aromatiske, og disse er mere stabile end dem, der er antiaromatiske.
• Lavere total ladning: Generelt har neutrale arter en tendens til at være mere stabile end ioniske arter, og når man sammenligner ioner, har de med mindre nettoladning en tendens til at være mere stabile end dem med mere.
• Adskillelse af ladninger: Når man sammenligner to strukturer med samme nettoladning, er den med færre formelle ladninger adskilt mellem flere atomer mere stabil end dem med mere formelle ladninger.
• Placering af formelle ladninger: mellem to molekyler, der har de samme formelle ladninger, vil den med de negative ladninger på de mere elektronegative atomer og de positive på de mindre elektronegative atomer være mere stabile.

Sammenligning af syren med dens konjugerede base baseret på disse stabilitetskriterier giver dig mulighed for at bestemme, om syren foretrækker at være i sin protonerede (som HA, for eksempel) eller ioniseret (som A – for eksempel) ^form .

Hvis konjugatbasen er mere stabil end syren, vil syren have tendens til at dissociere og være stærkere, hvorimod hvis det modsatte er sandt, vil det være en svag syre.

Eksempler på syre:konjugatbasepar

Her er nogle yderligere eksempler på forskellige syrer og deres respektive konjugerede baser:

• Saltsyre og chloridanion (HCl og Cl ^– )
• Bicarbonat-anionen og carbonat-anionen (HCO ₃ ^– og CO ₃ ^2- )
• Ammoniumkationen og ammoniak (NH ₄ ⁺ og NH ₃ )
• Svovlsyre og bisulfat (H ₂ SO ₄ og HSO ₄ ^– )

Referencer

• assolea. (2020, 2. maj). 7.6: pH-skalaen . Hentet fra https://assolea.org/es/7-6-la-escala-de-ph/
• Brown, T. (2021). Kemi: Centralvidenskaben (11. udgave). London, England: Pearson Education.
• Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Kemi (10. udgave). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
• Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., & Robinson, W. (2019a). 14.1 Brønsted-Lowry syrer og baser – Kemi 2e . Hentet fra https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/14-1-bronsted-lowry-acids-and-bases
• pH og pOH . (2020, 30. oktober). Hentet fra https://espanol.libretexts.org/@go/page/1911