Tabla de Contenidos
Bazele puternice sunt o clasă foarte comună de compuși chimici care sunt foarte utili atât în industrie, cât și în casă. Importanța sa constă în numărul mare de reacții chimice importante și aparent diferite care pot fi clasificate ca reacții acido-bazice. În plus, ele sunt importante și datorită numărului mare de reacții al căror mecanism de reacție începe sau implică, la o anumită etapă a procesului, o reacție acido-bazică în care baza trebuie să fie puternică pentru a reacționa cu un acid considerabil slab.
Mergând mai departe, vom discuta despre ce sunt fundațiile și ce face o fundație puternică. În plus, vom analiza exemple de baze puternice mai comune, precum și o categorie de baze și mai puternice numite super baze.
concept de bază
În chimie există trei teorii despre reacțiile acido-bazice , fiecare dintre ele definește bazele într-un mod diferit:
- Teoria acido-bazică Arrhenius
- Teoria acido-bazică Brønsted-Lowry
- Teoria acido-bazică Lewis
bazele Arrhenius
Cea mai veche teorie este cea a lui Arrhenius, conform căreia o bază este orice substanță capabilă să elibereze ioni de hidroxid atunci când se disociază în soluție apoasă. În acest sens, conceptul de baze Arrhenius implică faptul că singurele baze sunt hidroxizii ionici ai diferitelor metale și metaloizi, care se disociază în apă conform următoarei ecuații:
unde X reprezintă valența cationului metalic. Deși toate substanțele chimice care se conformează reacției de mai sus sunt într-adevăr baze, nu toate substanțele care se comportă ca baze au ioni de hidroxid ca parte a structurii lor. Prin urmare, conceptul de baze Arrhenius este incomplet.
Bazele Brønsted–Lowry
Brønsted și Lowry au dezvoltat o teorie acido-bazică care schimbă modul în care vedem reacțiile acido-bazice și, prin extensie, modul în care vedem acizii și bazele. Potrivit acestor autori, acizii și bazele nu pot fi disociate separat, dând naștere la ioni de hidroxid sau protoni, așa cum indică Arrhenius. Dimpotrivă, pentru ca o substanță să acționeze ca bază, trebuie neapărat să reacționeze cu un acid, motiv pentru care se numesc reacții acido-bazice.
Ideea lui Brønsted și Lowry a fost de a defini un acid ca o substanță capabilă să doneze un proton (ion H + ) și o bază ca o substanță capabilă să accepte un proton. În acest fel, bazele nu mai sunt forțate să elibereze direct ionii de hidroxid, ci îi pot genera într-o soluție apoasă prin îndepărtarea unui proton din apă, conform următoarei ecuații:
Acest concept include bazele tradiționale Arrhenius, deoarece ionii de hidroxid dintr-o bază Arrhenius pot elimina un proton din apă pentru a genera alți ioni de hidroxid. De asemenea, include și alte substanțe precum amoniacul, care, deși nu are ioni OH în structura sa, poate genera acești ioni în soluție apoasă prin reacția prezentată mai sus.
bazele lui Lewis
În cele din urmă, Lewis a dezvoltat o teorie a legăturii chimice care nu numai că este de acord cu conceptul de reacții acido-bazice propus de Brønsted și Lowry, dar le și explică. Potrivit lui Lewis, bazele sunt substanțe bogate în electroni și care posedă cel puțin o pereche de electroni liberi care pot fi donați unui acid pentru a forma o legătură covalentă coordonată sau dativă . Pe de altă parte, un acid Lewis este acea substanță cu deficit de electroni care este capabilă să accepte perechea de electroni de la bază.
Conceptul lui Lewis de acizi și baze este cel mai larg și mai precis dintre toate, deoarece, pe lângă faptul că este aplicat reacțiilor acido-bazice în faza apoasă (care este locul unde aciditatea și bazicitatea și-au găsit primele aplicații). de asemenea, ne permite să înțelegem comportamentul acizilor și bazelor în alte medii și diferiți solvenți.
Tocmai datorită acestui fapt, este posibilă caracterizarea și definirea unei familii de baze care sunt mult mai puternice decât bazele pe care le considerăm în mod obișnuit baze puternice și care, prin urmare, se numesc superbaze.
Care sunt bazele puternice?
O bază puternică este o bază Arrhenius care se disociază complet în soluție apoasă. Cu alte cuvinte, bazele tari sunt acei hidroxizi care sunt electroliți puternici și care, dizolvați în apă, ionizează complet, generând astfel cantitatea maximă posibilă de ioni de hidroxid (OH – ) și cationul metalic corespunzător acestora.
Putem vedea ionizarea unei baze puternice ca o reacție de disociere unidirecțională, prin care toată baza de dizolvare trece în stare apoasă ca ioni:
Aceasta distinge bazele puternice de bazele slabe, care sunt fie solide slab solubile care se saturează rapid, stabilind un echilibru de solubilitate ca următorul:
Sau sunt compuși care, atunci când sunt dizolvați, doar o parte din molecule se disociază, datorită stabilirii unui echilibru omogen, cum ar fi unul dintre următoarele:
Conceptul de bază puternică se aplică în primul rând comportamentului bazelor în soluție apoasă și este de obicei limitat doar la unele baze Arrhenius.
Factori care determină dacă o bază este puternică sau slabă
Caracterul de bază al unei substanțe este determinat de mai mulți factori. Pentru început, în cazul hidroxizilor, bazicitatea este direct legată de solubilitatea acestora, care, la rândul ei, depinde de ionii care îi alcătuiesc. Cu cât electronegativitatea unui cation hidroxid este mai mică, cu atât caracterul ionic al legăturii acestuia cu gruparea hidroxid este mai mare, ceea ce facilitează ionizarea acestuia.
Având în vedere că electronegativitatea este o proprietate periodică care scade la stânga de-a lungul unei perioade și în jos de-a lungul unui grup, atunci când comparăm bazicitatea hidroxizilor metalici, cu cât metalul este mai în stânga și în jos, cu atât hidroxidul va fi mai bazic.
În cazul bazelor care pot fi dizolvate în apă fără a se disocia (solubilitate moleculară), bazicitatea este determinată de un echilibru între stabilitatea bazei inițiale față de stabilitatea acidului său conjugat și de capacitatea apei de a se dizolva. pentru a solvata una sau alta specie chimică.
Exemple de baze puternice comune
Informațiile din secțiunea anterioară ne oferă un indiciu clar pentru a identifica punctele de gardă puternice. De fapt, cele mai comune baze tari sunt hidroxizii metalelor alcaline (grupa 1 a tabelului periodic) și unii dintre hidroxizii metalelor alcalino-pământoase (grupa 2). Acest lucru se datorează faptului că aceste metale corespund celui mai puțin electronegativ din tabelul periodic. Lista completă a celor mai comune baze puternice este prezentată în următorul tabel:
| Hidroxid de litiu (LiOH) | hidroxid de sodiu (NaOH) | Hidroxid de potasiu (KOH) |
| hidroxid de rubidio (RbOH) | hidroxid de cesiu (CsOH) | Hidroxid de calciu (Ca(OH) 2 ) |
| Hidroxid de stronțiu (Sr(OH) 2 ) | Hidroxid de bariu (Ba(OH) 2 ) |
De remarcat faptul că cei trei hidroxizi de metal alcalino-pământos (calciu, stronțiu și bariu) sunt slab solubili în apă, deci pot fi considerați baze puternice doar dacă concentrația lor este sub solubilitatea lor, ceea ce presupune soluții cu o concentrație mai mică de 0,01M. .
superbazele
Când se dizolvă diferite baze puternice în apă, nu se poate distinge care dintre ele este mai puternică decât cealaltă. Din acest motiv, toate sunt clasificate drept baze puternice și, în scopuri practice, se acceptă că toate sunt la fel de puternice. Acest lucru se datorează faptului că apa are un efect de nivelare asupra bazelor tari (și și asupra acizilor), deoarece orice bază tare care se disociază în apă reacţionează imediat cu apa, îndepărtându-i protonul și generând astfel ioni de hidroxid.
Din acest motiv, ionul hidroxid este cea mai puternică bază care poate exista într-un mediu apos, indiferent de cât de puternică este baza care l-a generat. Este ca și cum ai vrea să compari puterea a doi luptători pe baza capacității lor de a învinge un copil fără apărare. Este evident că ambii vor câștiga cu ușurință lupta și copilul nu va permite să distingă cine este cel mai puternic.
Cu toate acestea, conceptul Lewis de acizi și baze extinde înțelegerea noastră a reacțiilor acido-bazice la alte medii și alți solvenți.
Bazicitatea în medii neapoase
Dacă vrem să comparăm baza bazelor foarte puternice, atunci trebuie să le dizolvăm în alte medii decât apă. Revenind la exemplul nostru anterior, acest lucru este echivalent cu a spune că, dacă vrem să stabilim care luptător este mai puternic, trebuie să-l luptăm cu un luptător la fel de puternic sau chiar mai puternic.
În acest sens, putem dizolva acizi și baze în alți solvenți care, la fel ca apa, pot acționa ca acizi atunci când reacționează cu bazele, generând astfel o bază conjugată care este mai puternică decât OH – care este generată în soluție apoasă . În aceste medii, conceptul Arrhenius de acizi și baze își pierde complet sensul. În plus, dacă luăm în considerare solvenții aprotici (care nu pot dona sau primi protoni), atunci nici conceptul acido-bazic Brønsted și Lowry nu se potrivește. Cu toate acestea, în toate cazurile, conceptul Lewis de acizi și baze încă se aplică.
Când testăm caracterul bazic al multor substanțe chimice în alți solvenți decât apa, constatăm că, printre ceea ce credem în mod tradițional drept baze puternice, unele sunt mult mai elementare decât altele. Hidroxizii ca baze sunt limitate la bazicitatea ionului hidroxid. Cu toate acestea, alte baze nu au această limitare și se dovedesc a fi ordine de mărime mai puternice decât hidroxizii.
Aceste baze se numesc superbaze.
Exemple de Superbaze
Majoritatea superbazelor corespund bazelor conjugate ale substanțelor pe care în mod normal le considerăm baze neutre sau chiar baze slabe. Amintiți-vă că o bază conjugată este ceea ce obțineți atunci când un acid pierde un proton, deci baza conjugată a unei baze slabe este ceea ce obțineți atunci când o bază (cum ar fi amoniacul sau NH 3 ) reacționează ca un acid în loc de un acid . baza, după cum arată următoarea ecuație:
Este de așteptat ca o substanță neutră care, prin ea însăși, are tendința de a se comporta ca o bază, cu greu se va comporta ca un acid, așa că baza conjugată (în exemplul de mai sus, ionul amidică sau NH 2 – ) va fi foarte puternică . baza .puternic.
Alte exemple de superbaze sunt:
- Săruri ale ionilor de alcoxid (bazele conjugate ale alcoolilor) cum ar fi metoxidul de sodiu sau potasiu, etoxidul, propoxidul și tertbutoxidul.
- Săruri ale bazelor conjugate ale alcanilor care au carbanioni, cum ar fi n-butillitiu.
- Amide și alte baze conjugate ale aminelor, cum ar fi amida de sodiu, dietil amida de potasiu și bis(trimetilsilil)amida de litiu.
Referințe
Chang, R. (2020). Chimie ( ed . a 13-a). McGraw-Hill Interamericana.
Diferențiator. (21 octombrie 2020). Diferența dintre acizi și baze puternice și slabe (cu exemple) . https://www.diferenciador.com/acidos-y-bases-fuertes-y-debiles/
Ghidul de chimie. (2010, 4 octombrie). Baza puternica . https://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/base-fuerte
Mott, V. (nd). Baze puternice | Introducere în Chimie . Învățare Lumen. https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/strong-bases/
Chimie.ES. (nd). baza_puternica . https://www.quimica.es/enciclopedia/Base_fuerte.html
Chimie.NET. (nd). Exemple de bază puternică . https://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-base-fuerte.html
SciShow. (2017, 2 februarie). Cele mai puternice baze din lume . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=GrPQv6QEI8Y
