Ce este o bază conjugată

O bază conjugată este specia chimică care se formează după ce o moleculă a unui acid este neutralizată, fie prin pierderea unui proton, fie prin primirea unei perechi de electroni nepereche de la o bază Lewis . Cu alte cuvinte, este produsul unei reacții de neutralizare acido-bază care provine direct din acidul original. Acidul și baza sa conjugată sunt numite colectiv pereche acid-bază conjugată.

Luați în considerare următoarea reacție de disociere Brønsted-Lowry a unui acid slab:

În acest caz, acidul este reactantul din stânga, HA, în timp ce în dreapta sunt protonul eliberat de acid și anionul, A – , ^rămas după ce acidul și-a pierdut protonul.

Motivul pentru care este numită „bază” conjugată este că toate reacțiile acido-bazice sunt reversibile, chiar și cele care implică acizi și baze puternice (doar constantele lor de echilibru sunt foarte mari, iar echilibrele sunt mult deplasate către produse). Din acest motiv, ceea ce într-un sens reprezintă ionizarea unui acid ca în ecuația anterioară, în sens opus reprezintă protonarea unei baze, în acest caz, anionul A ^– .

Cum să recunoști o bază conjugată

Din punctul de vedere al conceptului Brønsted-Lowry de acizi și baze, un acid este orice substanță care, atunci când este dizolvată în apă, este capabilă să ionizeze și să doneze un proton. Deoarece este transformat în baza sa conjugată în acest sens, singura diferență dintre un acid și baza sa conjugată este absența unui proton.

În plus, deoarece protonul este pozitiv și își ia carbohidratul cu el, baza conjugată ajunge întotdeauna cu o sarcină electrică mai mică cu o unitate decât acidul respectiv. Aceasta înseamnă că dacă acidul a fost neutru, atunci baza sa conjugată va fi negativă (încărcată -1), în timp ce dacă acidul este pozitiv, atunci baza conjugată va fi neutră și așa mai departe.

Baze conjugate ale acizilor poliprotici

Recunoașterea bazei conjugate a unui acid monoprotic este de obicei simplă, cu toate acestea, în cazurile acizilor poliprotici, poate apărea o oarecare confuzie. _{Acest lucru se datorează faptului} că uneori scriem reacții de disociere pentru acizi precum H2SO4 _ca pierzând ambii protoni într-o singură etapă. Cu toate acestea, acest lucru nu este ceea ce se întâmplă de fapt.

Toți acizii poliprototici suferă reacții de ionizare succesive și în fiecare reacție sunt transformați într-o bază conjugată diferită. Confuzia provine din faptul că prima bază conjugată a unui acid poliprotic încă reține protoni, așa că, pe lângă bazele conjugate, sunt și acizi care au propria lor bază conjugată.

Următorul exemplu va ilustra acest lucru mai clar:

Exemplu de acizi poliprotici și bazele lor conjugate: acid fosforic

Poate că unul dintre cele mai bune exemple pentru a ilustra _echilibrul unui acid poliprotic este acidul fosforic sau _H3PO4 . Acest acid poate pierde în total trei protoni conform următoarelor reacții de disociere reversibile:

În acest caz, acidul fosforic (H ₃ PO ₄ ) devine ionul fosfat dihidrogen (H ₂ PO ₄ ^– ) după pierderea unui proton, deci aceasta este baza sa conjugată. Totodată, H ₂ PO ₄ ^– este un acid care se ionizează în a doua reacție pentru a deveni ionul de hidrogen fosfat (HPO ₄ ^2- ), deci acesta din urmă este baza conjugată a H ₂ PO ₄ ^– , dar nu din H. ₃ PO ₄ . Același lucru este valabil și pentru ionul HPO ₄ ^2- , care este și un acid (în afară de faptul că este baza conjugată a H₂ OP ₄ ^– ). La disociere, devine ionul fosfat, care este baza sa conjugată.

Relația bazei conjugate cu aciditatea acidului

Structura bazei conjugate poate oferi indicii despre aciditatea oricărui acid. Analizarea stabilității acelei specii chimice și compararea acesteia cu stabilitatea structurală a acidului original ajută la explicarea de ce unii acizi sunt mai puternici decât alții.

Printre criteriile de stabilitate care pot fi aplicate la analiza structurii atât a acidului, cât și a bazei sale conjugate se numără:

• Octeți completi: Teoria legăturilor Lewis indică faptul că moleculele cu atomi care încalcă regula octetului sunt mai puțin stabile decât cele în care toți atomii au octeți plini.
• Structuri de rezonanță: Moleculele cu mai multe structuri de rezonanță sunt mai stabile decât cele cu mai puține.
• Aromaticitate: Speciile care prezintă aromaticitate tind să fie mult mai stabile decât cele care nu sunt aromatice, iar acestea sunt mai stabile decât cele care sunt antiaromatice.
• Sarcină totală mai mică: în general, speciile neutre tind să fie mai stabile decât speciile ionice, iar atunci când se compară ionii, cele cu sarcină netă mai mică tind să fie mai stabile decât cele cu mai multă.
• Separarea sarcinilor: atunci când se compară două structuri cu aceeași sarcină netă, cea cu sarcini formale mai puține separate între mai mulți atomi este mai stabilă decât cele cu sarcini mai formale.
• Localizarea sarcinilor formale: între două molecule care au aceleași sarcini formale, cea cu sarcinile negative pe atomii mai electronegativi și cele pozitive pe atomii mai puțin electronegativi va fi mai stabilă.

Compararea acidului cu baza sa conjugată pe baza acestor criterii de stabilitate vă permite să determinați dacă acidul va prefera să fie în forma sa protonată (cum ar fi HA, de exemplu) sau ionizată (cum ar fi A – , de exemplu ⁾ .

Dacă baza conjugată este mai stabilă decât acidul, atunci acidul va tinde să se disocieze și să fie mai puternic, în timp ce dacă este adevărat opusul, va fi un acid slab.

Exemple de perechi acid: baze conjugate

Iată câteva exemple suplimentare de diferiți acizi și bazele lor conjugate respective:

• Acid clorhidric și anion clorură (HCl și Cl ^– )
• Anionul bicarbonat și anionul carbonat (HCO ₃ ^– și CO ₃ ^2- )
• Cationul de amoniu și amoniacul (NH ₄ ⁺ și NH ₃ )
• Acid sulfuric și bisulfat (H ₂ SO ₄ și HSO ₄ ^– )

Referințe

• assolea. (2020, 2 mai). 7.6: Scala pH . Preluat de pe https://assolea.org/es/7-6-la-escala-de-ph/
• Brown, T. (2021). Chimie: Știința Centrală (ed. a 11-a). Londra, Anglia: Pearson Education.
• Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS și Herranz, ZR (2020). Chimie (ed. a 10-a). New York, NY: MCGRAW-HILL.
• Flowers, P., Theopold, K., Langley, R. și Robinson, W. (2019a). 14.1 Brønsted-Lowry Acizi și baze – Chimie 2e . Preluat de la https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/14-1-bronsted-lowry-acids-and-bases
• pH și pOH . (2020, 30 octombrie). Preluat de la https://espanol.libretexts.org/@go/page/1911