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강염기는 산업 및 가정에서 모두 매우 유용한 매우 일반적인 종류의 화합물입니다. 그것의 중요성은 산-염기 반응으로 분류될 수 있는 많은 수의 중요하고 분명히 다른 화학 반응에 있습니다. 또한 반응 메커니즘이 시작되거나 공정의 일부 단계에서 상당히 약한 산과 반응하기 위해 염기가 강해야 하는 산-염기 반응을 포함하는 많은 수의 반응 때문에 중요합니다.
앞으로는 기초가 무엇이고 기초를 튼튼하게 만드는 요소에 대해 논의할 것입니다. 또한 더 일반적인 강한 염기의 예와 슈퍼 염기라고 하는 더 강한 염기의 범주를 살펴보겠습니다.
기본 사상
화학에는 산-염기 반응 에 대한 세 가지 이론이 있으며 , 각각 다른 방식으로 염기를 정의합니다.
- 아레니우스 산-염기 이론
- Brønsted-Lowry 산-염기 이론
- 루이스 산-염기 이론
아레니우스 염기
가장 오래된 이론은 아레니우스(Arrhenius)의 이론으로, 염기는 수용액에서 해리될 때 수산화물 이온을 방출할 수 있는 모든 물질입니다. 이러한 의미에서 Arrhenius 염기의 개념은 유일한 염기가 다음 방정식에 따라 물에서 해리되는 다른 금속 및 준금속의 이온성 수산화물이라는 것을 의미합니다.
여기서 X는 금속 양이온의 원자가를 나타냅니다. 위의 반응을 따르는 모든 화학 물질은 실제로 염기이지만 염기처럼 행동하는 모든 물질이 구조의 일부로 수산화물 이온을 갖는 것은 아닙니다. 따라서 Arrhenius 염기의 개념은 불완전합니다.
브뢴스테드-로리 기지
Brønsted와 Lowry는 우리가 산-염기 반응을 보는 방식, 나아가 산과 염기를 보는 방식을 바꾸는 산-염기 이론을 개발했습니다. 이들 저자들에 따르면, 산과 염기는 별도로 해리될 수 없으며, Arrhenius가 지적한 바와 같이 수산화물 이온이나 양성자를 발생시킵니다. 반대로 어떤 물질이 염기로 작용하려면 반드시 산과 반응해야 하므로 산-염기 반응이라고 합니다.
Brønsted와 Lowry의 아이디어는 산을 양성자(H + 이온) 를 제공할 수 있는 물질로 정의 하고 염기를 양성자를 수용할 수 있는 물질로 정의하는 것이었습니다. 이러한 방식으로 염기는 더 이상 수산화물 이온을 직접 방출하지 않고 다음 방정식에 따라 물에서 양성자를 제거하여 수용액에서 생성할 수 있습니다.
이 개념은 Arrhenius 염기의 수산화물 이온이 물에서 양성자를 제거하여 다른 수산화물 이온을 생성할 수 있기 때문에 전통적인 Arrhenius 염기를 포함합니다. 그것은 또한 구조 에 OH 이온이 없음에도 불구하고 위에 표시된 반응을 통해 수용액에서 이러한 이온을 생성할 수 있는 암모니아와 같은 다른 물질을 포함합니다 .
루이스 염기
마지막으로 Lewis 는 Brønsted와 Lowry가 제안한 산-염기 반응의 개념에 동의할 뿐만 아니라 이를 설명하는 화학 결합 이론을 개발했습니다 . Lewis에 따르면, 염기는 전자가 풍부하고 배위 또는 배위 공유 결합을 형성하기 위해 산에 제공될 수 있는 적어도 한 쌍의 자유 전자를 갖는 물질입니다. 한편, 루이스 산은 염기로부터 전자쌍을 받아들일 수 있는 전자가 부족한 물질입니다.
산과 염기에 대한 Lewis의 개념은 가장 광범위하고 정확합니다. 그 이유는 수성 단계(산도와 염기도가 처음 적용되는 곳)에서 산-염기 반응에 적용되기 때문입니다. 또한 다른 매질과 다른 용매에서 산과 염기의 거동을 이해할 수 있습니다.
정확히 이 사실 덕분에 우리가 일반적으로 강염기라고 생각하는 염기보다 훨씬 강한 염기 계열을 특성화하고 정의할 수 있으므로 이를 초염기라고 합니다.
강한 기지는 무엇입니까?
강염기는 수용액에서 완전히 해리되는 아레니우스 염기이다. 즉, 강염기는 강한 전해질 인 수산화물 이며, 물에 용해될 때 완전히 이온화되어 가능한 최대량의 수산화물 이온(OH – )과 해당 금속 양이온을 생성합니다.
우리는 강염기의 이온화를 한 방향으로만 발생하는 해리 반응으로 볼 수 있으며, 이에 따라 모든 용해 염기는 이온으로 수성 상태로 전환됩니다.
이는 강염기와 약염기를 구별합니다. 약염기는 빠르게 포화되는 약간 용해되는 고체이며 다음과 같은 용해도 평형을 설정합니다.
또는 이들은 용해될 때 다음 중 하나와 같은 균질 평형의 확립으로 인해 분자의 일부만 해리되는 화합물입니다.
강염기 개념은 주로 수용액에서 염기의 거동에 적용되며 일반적으로 일부 Arrhenius 염기에만 제한됩니다.
염기가 강한지 약한지를 결정하는 요소
물질의 기본 특성은 여러 요인에 의해 결정됩니다. 우선 수산화물의 경우 염기도는 용해도와 직접적인 관련이 있으며 용해도는 용해도를 구성하는 이온에 따라 달라집니다. 수산화물 양이온의 전기 음성도가 낮을수록 이온화를 촉진하는 수산화물 그룹과의 결합의 이온 특성이 커집니다.
전기음성도는 주기를 따라 왼쪽으로 갈수록 감소하고 군을 따라 아래로 내려가는 주기적인 성질이라는 점을 고려하면 금속 수산화물의 염기도를 비교할 때 금속의 왼쪽 아래로 갈수록 염기성이 강한 수산화물일 것이다.
해리되지 않고 물에 용해될 수 있는 염기(분자 용해도)의 경우, 염기도는 짝산의 안정성과 원래 염기의 안정성 사이의 균형과 물의 용해 능력에 의해 결정됩니다. 하나 또는 다른 화학 종을 용매화합니다.
일반적인 강한 염기의 예
이전 섹션의 정보는 강력한 포인트 가드를 식별할 수 있는 명확한 단서를 제공합니다. 사실, 가장 흔한 강염기는 알칼리 금속의 수산화물(주기율표의 1족)과 알칼리 토금속 의 수산화물 (2족)의 일부입니다. 이는 이러한 금속이 주기율표에서 전기음성도가 가장 작은 금속에 해당하기 때문입니다. 가장 일반적인 강력한 염기의 전체 목록은 다음 표에 나와 있습니다.
| 수산화리튬(LiOH) | 수산화나트륨(NaOH) | 수산화칼륨(KOH) |
| 수산화루비듐(RbOH) | 수산화세슘(CsOH) | 수산화칼슘(Ca(OH) 2 ) |
| 수산화스트론튬(Sr(OH) 2 ) | 수산화 바륨(Ba(OH) 2 ) |
세 가지 알칼리 토금속 수산화물(칼슘, 스트론튬 및 바륨)은 물에 잘 녹지 않으므로 농도가 용해도 미만인 경우에만 강염기로 간주될 수 있습니다. 이는 농도가 0.01M 미만인 용액을 의미합니다. .
슈퍼베이스
서로 다른 강한 염기를 물에 녹일 때 어느 것이 다른 것보다 더 강한지 구분할 수 없습니다. 이러한 이유로 이들은 모두 강염기로 분류되며, 실용적인 목적을 위해 모두 동등하게 강하다고 인정됩니다. 이는 물이 강염기(및 산)에 대해 레벨링 효과를 가지기 때문입니다. 물에서 해리되는 강염기는 즉시 물과 반응하여 양성자를 제거하여 수산화물 이온을 생성하기 때문입니다.
이러한 이유로 수산화물 이온은 생성된 염기의 세기에 관계없이 수성 매질에 존재할 수 있는 가장 강한 염기입니다. 무력한 아기를 이길 수 있는 능력을 기준으로 두 선수의 힘을 비교하려는 것과 같습니다. 둘 다 싸움에서 쉽게 이길 것이고 아기는 누가 가장 강한지 구별하지 못할 것이 분명합니다.
그러나 루이스의 산과 염기 개념은 다른 매질과 다른 용매에 대한 산-염기 반응에 대한 우리의 이해를 확장합니다.
비수성 매체의 염기성
매우 강한 염기의 염기도를 비교하려면 물 이외의 매체에 용해해야 합니다. 이전 예제로 돌아가서, 이것은 어떤 파이터가 더 강한지 결정하려면 그를 동등하게 강하거나 더 강한 파이터와 대결시켜야 한다고 말하는 것과 같습니다.
이런 의미에서 우리는 물과 같이 염기와 반응할 때 산으로 작용할 수 있는 다른 용매에 산과 염기를 용해시켜 수용액 에서 생성되는 OH보다 강한 짝염기를 생성할 수 있습니다 . 이러한 환경에서 산과 염기에 대한 Arrhenius 개념은 그 의미를 완전히 상실합니다. 또한 비양성자성 용매(양성자를 제공하거나 받을 수 없음)를 고려하면 Brønsted 및 Lowry 산-염기 개념도 적합하지 않습니다. 그러나 모든 경우에 루이스의 산과 염기 개념은 여전히 적용됩니다.
물 이외의 용매에서 많은 화학 물질의 염기성을 테스트할 때 우리는 전통적으로 강염기라고 생각하는 것 중 일부가 다른 것보다 훨씬 더 기본적이라는 것을 발견했습니다. 염기로서의 수산화물은 수산화물 이온의 염기성으로 제한됩니다. 그러나 다른 염기에는 이러한 제한이 없으며 수산화물보다 훨씬 더 강한 것으로 밝혀졌습니다.
이러한 염기를 수퍼베이스라고 합니다.
수퍼베이스의 예
대부분의 초염기는 우리가 일반적으로 중성 또는 약한 염기로 간주하는 물질의 짝염기에 해당합니다. 공액 염기는 산이 양성자를 잃을 때 얻는 것이기 때문에 약염기의 공액 염기는 염기(예: 암모니아 또는 NH3)가 약염기 대신 산으로 반응할 때 얻는 것 입니다 . 다음 방정식과 같이 기본입니다.
그 자체로 염기처럼 행동하는 경향이 있는 중성 물질은 거의 산처럼 행동하지 않을 것으로 예상되므로 짝염기(위의 예에서 아미드 이온 또는 NH 2 – )는 매우 강할 것입니다 . 기본 .강함.
초염기의 다른 예는 다음과 같습니다.
- 나트륨 또는 칼륨 메톡사이드, 에톡사이드, 프로폭사이드 및 tertbutoxide와 같은 알콕사이드 이온(알코올의 짝염기) 염.
- n-부틸리튬과 같은 탄소음이온을 갖는 알칸의 짝염기 염.
- 아미드 및 나트륨 아미드, 칼륨 디에틸 아미드 및 리튬 비스(트리메틸실릴) 아미드와 같은 아민의 기타 짝염기.
참조
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