Tabla de Contenidos
En konjugatbas är den kemiska art som bildas efter att en syramolekyl neutraliserats, antingen genom förlust av en proton eller genom att ta emot ett oparat elektronpar från en Lewis-bas . Med andra ord är det produkten av en syra-basneutraliseringsreaktion som kommer direkt från den ursprungliga syran. Syran och dess konjugerade bas kallas tillsammans ett konjugat syra-baspar.
Betrakta följande Brønsted-Lowry dissociationsreaktion av en svag syra:
I det här fallet är syran reaktanten till vänster, HA, medan till höger finns protonen som frigörs av syran och anjonen, A – , som blir över efter att syran tappat sin proton.
Anledningen till att det kallas en konjugat ”bas” är för att alla syra-basreaktioner är reversibla, även de som involverar starka syror och baser (endast deras jämviktskonstanter är mycket stora och jämvikten är långt förskjutna mot produkterna). Av denna anledning representerar det som i en mening representerar joniseringen av en syra som i föregående ekvation, i motsatt mening representerar protonationen av en bas, i detta fall anjonen A – .
Hur man känner igen en konjugerad bas
Ur Brønsted-Lowry-konceptet med syror och baser är en syra vilken substans som helst som, när den löses i vatten, kan jonisera och donera en proton. Eftersom den omvandlas till sin konjugerade bas på detta sätt, är den enda skillnaden mellan en syra och dess konjugerade bas frånvaron av en proton.
Utöver detta, eftersom protonen är positiv och tar med sig sina kolhydrater, hamnar den konjugerade basen alltid med en lägre elektrisk laddning med en enhet än respektive syra. Detta betyder att om syran var neutral så kommer dess konjugerade bas att vara negativ (laddad -1), medan om syran är positiv så kommer den konjugerade basen att vara neutral, och så vidare.
Konjugerade baser av polyprotiska syror
Att känna igen den konjugerade basen av en monoprotisk syra är vanligtvis enkel, men i fall av polyprotiska syror kan viss förvirring uppstå. Detta beror på att vi ibland skriver dissociationsreaktioner av syror som H 2 SO 4 som att vi förlorar båda protonerna i ett enda steg. Detta är dock inte vad som faktiskt händer.
Alla polyprototiska syror genomgår successiva joniseringsreaktioner, och i varje reaktion omvandlas de till en annan konjugatbas. Förvirringen uppstår av att den första konjugerade basen i en polyprotisk syra fortfarande behåller protoner, så förutom konjugerade baser är de också syror som har sin egen konjugerade bas.
Följande exempel kommer att illustrera detta tydligare:
Exempel på polyprotiska syror och deras konjugerade baser: fosforsyra
Kanske ett av de bästa exemplen för att illustrera jämvikten hos en polyprotisk syra är fosforsyra eller H 3 PO 4 . Denna syra kan förlora totalt tre protoner enligt följande reversibla dissociationsreaktioner:
I detta fall blir fosforsyra (H 3 PO 4 ) divätefosfatjonen (H 2 PO 4 – ) efter att ha förlorat en proton, så detta är dess konjugerade bas. Samtidigt är H 2 PO 4 – en syra som joniseras i den andra reaktionen för att bli vätefosfatjonen (HPO 4 2- ), så den senare är den konjugerade basen av H 2 PO 4 – , men inte från H 3 PO 4 . Detsamma gäller HPO 4 2- jonen , som också är en syra (utöver att vara den konjugerade basen av H2 OP 4 – ). Vid dissociation blir det fosfatjonen, som är dess konjugerade bas.
Förhållandet mellan konjugatbasen och syrans surhet
Den konjugerade basstrukturen kan ge ledtrådar om surheten hos vilken syra som helst. Att analysera stabiliteten hos den kemiska arten och jämföra den med den strukturella stabiliteten hos den ursprungliga syran hjälper till att förklara varför vissa syror är starkare än andra.
Bland stabilitetskriterierna som kan tillämpas på analysen av strukturen för både syran och dess konjugatbas är:
- Heloktetter: Lewisbindningsteori indikerar att molekyler med atomer som bryter mot oktettregeln är mindre stabila än de där alla atomer har hela oktetter.
- Resonansstrukturer: Molekyler med fler resonansstrukturer är mer stabila än de med färre.
- Aromaticitet: Arter som uppvisar aromaticitet tenderar att vara mycket mer stabila än de som inte är aromatiska, och dessa är mer stabila än de som är antiaromatiska.
- Lägre total laddning: I allmänhet tenderar neutrala arter att vara mer stabila än joniska arter, och när man jämför joner tenderar de med mindre nettoladdning att vara mer stabila än de med mer.
- Separation av laddningar: när man jämför två strukturer med samma nettoladdning är den med färre formella laddningar separerade mellan flera atomer mer stabil än de med mer formella laddningar.
- Placering av formella laddningar: mellan två molekyler som har samma formella laddningar kommer den med negativa laddningar på de mer elektronegativa atomerna och de positiva på de mindre elektronegativa atomerna att vara mer stabil.
Genom att jämföra syran med dess konjugerade bas baserat på dessa stabilitetskriterier kan du avgöra om syran föredrar att vara i sin protonerade (som HA, till exempel) eller joniserad (som A – till exempel) form .
Om konjugatbasen är mer stabil än syran, kommer syran att tendera att dissociera och vara starkare, medan om motsatsen är sant, kommer det att vara en svag syra.
Exempel på syra:konjugat baspar
Här är några ytterligare exempel på olika syror och deras respektive konjugerade baser:
- Saltsyra och kloridanjon (HCl och Cl – )
- Bikarbonatanjonen och karbonatanjonen (HCO 3 – och CO 3 2- )
- Ammoniumkatjonen och ammoniak (NH 4 + och NH 3 )
- Svavelsyra och bisulfat (H 2 SO 4 och HSO 4 – )
Referenser
- assolea. (2020, 2 maj). 7.6: pH-skalan . Hämtad från https://assolea.org/es/7-6-la-escala-de-ph/
- Brown, T. (2021). Kemi: The Central Science (11:e upplagan). London, England: Pearson Education.
- Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Chemistry (10:e upplagan). New York, NY: MCGRAW-HILL.
- Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., & Robinson, W. (2019a). 14.1 Brønsted-Lowry syror och baser – Kemi 2e . Hämtad från https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/14-1-bronsted-lowry-acids-and-bases
- pH och pOH . (2020, 30 oktober). Hämtad från https://espanol.libretexts.org/@go/page/1911
