Mi az a konjugált bázis

A konjugált bázis az a kémiai anyag, amely egy savmolekula semlegesítése után keletkezik, akár proton elvesztésével, akár párosítatlan elektronpár fogadásával egy Lewis-bázisból . Más szóval, ez egy sav-bázis semlegesítési reakció terméke, amely közvetlenül az eredeti savból származik. A savat és konjugált bázisát összefoglaló néven konjugált sav-bázis párnak nevezzük.

Tekintsük egy gyenge sav következő Brønsted-Lowry disszociációs reakcióját:

Ebben az esetben a sav a bal oldalon a reaktáns, a HA, míg a jobb oldalon a sav által felszabaduló proton és a sav protonvesztése után visszamaradt anion ^, A – .

Azért nevezik konjugált „bázisnak”, mert minden sav-bázis reakció reverzibilis, még azok is, amelyekben erős savak és bázisok vesznek részt (csak ezek egyensúlyi állandói nagyon nagyok, és az egyensúlyok messze eltolódnak a termékek felé). ^{Emiatt ami bizonyos értelemben egy sav ionizációját jelenti, mint az előző egyenletben, az ellenkező értelemben egy bázis, jelen esetben az A –} anion protonálódását jelenti .

Hogyan lehet felismerni a konjugált bázist

A Brønsted-Lowry savak és bázisok felfogása szempontjából sav minden olyan anyag, amely vízben oldva képes ionizálni és protont adni. Mivel ennek során konjugált bázisává alakul, az egyetlen különbség a sav és a konjugált bázis között a proton hiánya.

Ezen túlmenően, mivel a proton pozitív és magával viszi a szénhidrátját, a konjugált bázis mindig egy egységgel kisebb elektromos töltést kap, mint a megfelelő sav. Ez azt jelenti, hogy ha a sav semleges volt, akkor a konjugált bázisa negatív lesz (töltés -1), míg ha a sav pozitív, akkor a konjugált bázis semleges, és így tovább.

Poliprotikus savak konjugált bázisai

A monoprotikus sav konjugált bázisának felismerése általában egyszerű, azonban a poliprotikus savak esetében némi zűrzavar adódhat. Ennek az az oka, hogy néha olyan savak disszociációs reakcióit írjuk le, mint a H ₂ SO ₄ , amelyek egyetlen lépésben elveszítik mindkét protont. Azonban valójában nem ez történik.

Minden poliprototikus sav egymást követő ionizációs reakciókon megy keresztül, és mindegyik reakcióban más konjugált bázissá alakul át. A zavar abból adódik, hogy egy poliprotikus sav első konjugált bázisa még megtartja a protonokat, így a konjugált bázisok mellett olyan savak is, amelyek saját konjugált bázissal rendelkeznek.

A következő példa ezt világosabban szemlélteti:

Példa poliprotikus savakra és konjugált bázisaikra: foszforsav

_{Talán az egyik legjobb példa a poliprotikus sav egyensúlyának} szemléltetésére a foszforsav vagy a _H3PO4 . Ez a sav összesen három protont veszíthet a következő reverzibilis disszociációs reakcióknak megfelelően:

Ebben az esetben a foszforsav (H ₃ PO ₄ ) proton elvesztése után dihidrogén-foszfát ionná (H ₂ PO ₄ ^{– ) válik, tehát ez a konjugált bázisa.} Ugyanakkor a H ₂ PO ₄ ^– egy sav, amely a második reakcióban ionizálva hidrogén-foszfát ionná (HPO ₄ ^{2- ) válik, így az utóbbi a H} ₂ PO ₄ ^– konjugált bázisa , de nem a H-ból. ₃ PO ₄ . Ugyanez igaz a HPO ₄ ^2- ionra is, amely szintén sav (amellett, hogy a H konjugált bázisa₂ OP ₄ ^– ). Disszociációkor foszfátion lesz, amely a konjugált bázisa.

A konjugált bázis kapcsolata a sav savasságával

A konjugált bázis szerkezete bármilyen sav savasságára utalhat. Az adott vegyi anyag stabilitásának elemzése és az eredeti sav szerkezeti stabilitásával való összehasonlítása segít megmagyarázni, hogy egyes savak miért erősebbek, mint mások.

Mind a sav, mind a konjugált bázis szerkezetének elemzéséhez alkalmazható stabilitási kritériumok közé tartoznak a következők:

• Teljes oktett: A Lewis-kötéselmélet azt jelzi, hogy azok a molekulák, amelyek atomjai megsértik az oktettszabályt, kevésbé stabilak, mint azok, amelyekben minden atomnak teljes oktettje van.
• Rezonanciastruktúrák: A több rezonanciaszerkezettel rendelkező molekulák stabilabbak, mint a kevesebb rezonanciaszerkezettel rendelkező molekulák.
• Aromás: Az aromás fajok általában sokkal stabilabbak, mint azok, amelyek nem aromásak, és ezek stabilabbak, mint az antiaromák.
• Alacsonyabb teljes töltés: Általában a semleges fajok általában stabilabbak, mint az ionos fajok, és ha összehasonlítjuk az ionokat, a kisebb nettó töltésűek általában stabilabbak, mint a nagyobbak.
• Töltések szétválasztása: ha két azonos nettó töltésű szerkezetet hasonlítunk össze, akkor az, amelyik több atom között kevesebb formális töltést választ el, stabilabb, mint a több formális töltésű szerkezet.
• Formális töltések elhelyezkedése: két azonos formális töltésű molekula között stabilabb lesz az, amelyik negatív töltésű az elektronegatívabb atomokon, a pozitív pedig a kevésbé elektronegatív atomokon.

A sav és a konjugált bázis összehasonlítása e stabilitási kritériumok alapján lehetővé teszi annak meghatározását, hogy a sav protonált (például HA) vagy ionizált (például A-) formában kíván-e ^lenni .

Ha a konjugált bázis stabilabb, mint a sav, akkor a sav hajlamos lesz disszociálni és erősebb lesz, míg ellenkező esetben gyenge sav lesz.

Példák sav:konjugált bázis párokra

Íme néhány további példa a különböző savakra és a hozzájuk tartozó konjugált bázisokra:

• Sósav és klorid anion (HCl és Cl ^– )
• A bikarbonát anion és a karbonát anion (HCO ₃ ^– és CO ₃ ^2- )
• Az ammóniumkation és az ammónia (NH ₄ ⁺ és NH ₃ )
• Kénsav és biszulfát (H ₂ SO ₄ és HSO ₄ ^– )

Hivatkozások

• assolea. (2020, május 2.). 7.6: A pH-skála . Letöltve: https://assolea.org/es/7-6-la-escala-de-ph/
• Brown, T. (2021). Kémia: A központi tudomány (11. kiadás). London, Anglia: Pearson Education.
• Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS és Herranz, ZR (2020). Kémia (10. kiadás). New York City, NY: MCGRAW-HILL.
• Flowers, P., Theopold, K., Langley, R. és Robinson, W. (2019a). 14.1 Brønsted-Lowry savak és bázisok – Kémia 2e . Letöltve: https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/14-1-bronsted-lowry-acids-and-bases
• pH és pOH . (2020. október 30.). Letöltve: https://espanol.libretexts.org/@go/page/1911