bazơ liên hợp là gì

Bazơ liên hợp là loại hóa chất hình thành sau khi một phân tử axit bị trung hòa, bằng cách mất đi một proton hoặc bằng cách nhận một cặp electron chưa ghép cặp từ bazơ Lewis . Nói cách khác, nó là sản phẩm của phản ứng trung hòa axit-bazơ trực tiếp từ axit ban đầu. Axit và bazơ liên hợp của nó được gọi chung là cặp axit-bazơ liên hợp.

Hãy xem xét phản ứng phân ly Brønsted-Lowry sau đây của một axit yếu:

Trong trường hợp này, axit là chất phản ứng ở bên trái, HA, trong khi bên phải là proton do axit giải phóng và anion, A – , còn lại ^sau khi axit mất proton.

Sở dĩ nó được gọi là “bazơ” liên hợp vì tất cả các phản ứng axit-bazơ đều thuận nghịch, kể cả những phản ứng có sự tham gia của axit và bazơ mạnh (chỉ có điều hằng số cân bằng của chúng rất lớn và các cân bằng đều dịch chuyển xa về phía sản phẩm). Vì lý do này, theo một nghĩa nào đó, cái biểu thị sự ion hóa của một axit như trong phương trình trước, theo nghĩa ngược lại biểu thị sự tạo proton của một bazơ, trong trường hợp này là anion A ^– .

Cách nhận biết bazơ liên hợp

Theo quan điểm của khái niệm axit và bazơ Brønsted-Lowry, axit là bất kỳ chất nào, khi hòa tan trong nước, có khả năng ion hóa và cho một proton. Vì nó được chuyển đổi thành bazơ liên hợp của nó khi làm như vậy, nên sự khác biệt duy nhất giữa axit và bazơ liên hợp của nó là không có proton.

Ngoài ra, vì proton dương và mang theo carb của nó, nên bazơ liên hợp luôn có điện tích thấp hơn một đơn vị so với axit tương ứng. Điều này có nghĩa là nếu axit trung tính thì bazơ liên hợp của nó sẽ âm (tích điện -1), trong khi nếu axit dương thì bazơ liên hợp sẽ trung tính, v.v.

Bazơ liên hợp của axit polyprotic

Nhận biết bazơ liên hợp của axit monoprotic thường đơn giản, tuy nhiên, trong trường hợp axit polyprotic, có thể nảy sinh một số nhầm lẫn. Điều này là do đôi khi chúng ta viết các phản ứng phân ly đối với các axit như H ₂ SO ₄ dưới dạng mất cả hai proton trong một bước. Tuy nhiên, đây không phải là những gì thực sự xảy ra.

Tất cả các axit polyprototic đều trải qua các phản ứng ion hóa liên tiếp và trong mỗi phản ứng, chúng được chuyển đổi thành một bazơ liên hợp khác. Sự nhầm lẫn phát sinh từ thực tế là bazơ liên hợp đầu tiên của axit polyprotic vẫn giữ lại các proton, do đó, ngoài các bazơ liên hợp, chúng còn là các axit có bazơ liên hợp riêng.

Ví dụ sau sẽ minh họa rõ hơn điều này:

Ví dụ về axit polyprotic và bazơ liên hợp của chúng: axit photphoric

Có lẽ một trong những ví dụ tốt nhất để minh họa trạng thái cân bằng của axit polyprotic là axit photphoric hoặc H ₃ PO ₄ . Axit này có thể mất tổng cộng ba proton theo các phản ứng phân ly thuận nghịch sau:

Trong trường hợp này, axit photphoric (H ₃ PO ₄ ) trở thành ion dihydrogen photphat (H ₂ PO ₄ ^– ) sau khi mất đi một proton, vì vậy đây là bazơ liên hợp của nó. Đồng thời, H ₂ PO ₄ ^– là một axit bị ion hóa trong phản ứng thứ hai để trở thành ion hydro photphat (HPO ₄ ^2- ), vì vậy ion sau là bazơ liên hợp của H ₂ PO ₄ ^– , nhưng không phải từ H ₃ PO ₄ . Điều này cũng đúng với ion HPO ₄ ^2- , cũng là một axit (ngoài việc là bazơ liên hợp của H₂ OP ₄ ^– ). Sau khi phân ly, nó trở thành ion photphat, là bazơ liên hợp của nó.

Mối quan hệ của bazơ liên hợp với tính axit của axit

Cấu trúc bazơ liên hợp có thể đưa ra manh mối về tính axit của bất kỳ axit nào. Phân tích tính ổn định của loại hóa chất đó và so sánh nó với tính ổn định cấu trúc của axit ban đầu giúp giải thích tại sao một số axit mạnh hơn các axit khác.

Trong số các tiêu chí về độ ổn định có thể được áp dụng để phân tích cấu trúc của cả axit và bazơ liên hợp của nó là:

• Bộ tám đầy đủ: Lý thuyết liên kết Lewis chỉ ra rằng các phân tử có nguyên tử vi phạm quy tắc bộ tám thì kém ổn định hơn so với những phân tử trong đó tất cả các nguyên tử đều có bộ tám đầy đủ.
• Cấu trúc cộng hưởng: Các phân tử có nhiều cấu trúc cộng hưởng hơn sẽ ổn định hơn những phân tử có ít cấu trúc cộng hưởng hơn.
• Độ thơm: Các loài thể hiện tính thơm có xu hướng ổn định hơn nhiều so với những loài không thơm và chúng ổn định hơn những loài phản mùi.
• Tổng điện tích thấp hơn: Nói chung, các loại trung tính có xu hướng ổn định hơn các loại ion và khi so sánh các ion, những loại có điện tích ròng ít hơn có xu hướng ổn định hơn những loại có nhiều hơn.
• Sự phân ly điện tích: khi so sánh hai cấu trúc có cùng điện tích thuần, cấu trúc nào có ít điện tích hình thức hơn được phân tách giữa một số nguyên tử thì bền hơn cấu trúc có nhiều điện tích hình thức hơn.
• Vị trí của các điện tích hình thức: giữa hai phân tử có cùng điện tích hình thức, phân tử nào mang điện tích âm ở nguyên tử có độ âm điện lớn hơn và phân tử mang điện tích dương ở nguyên tử có độ âm điện kém hơn sẽ bền hơn.

So sánh axit với bazơ liên hợp của nó dựa trên các tiêu chí ổn định này cho phép bạn xác định xem axit sẽ thích ở dạng proton hơn (ví dụ như HA) hay dạng ion hóa (ví dụ như A – ⁾ .

Nếu bazơ liên hợp bền hơn axit thì axit sẽ có xu hướng phân ly và mạnh hơn, ngược lại nếu ngược lại thì axit đó sẽ là axit yếu.

Ví dụ về cặp axit:bazơ liên hợp

Dưới đây là một số ví dụ bổ sung về các axit khác nhau và các bazơ liên hợp tương ứng của chúng:

• Axit clohydric và anion clorua (HCl và Cl ^– )
• Anion bicacbonat và anion cacbonat (HCO ₃ ^– và CO ₃ ^2- )
• Cation amoni và amoniac (NH ₄ ⁺ và NH ₃ )
• Axit sunfuric và bisulfat (H ₂ SO ₄ và HSO ₄ ^– )

Người giới thiệu

• thằng khốn nạn. (2020, ngày 2 tháng 5). 7.6: Thang đo pH . Lấy từ https://assolea.org/es/7-6-la-escala-de-ph/
• Nâu, T. (2021). Hóa học: Khoa học Trung tâm (tái bản lần thứ 11). Luân Đôn, Anh: Giáo dục Pearson.
• Chang, R., Manzo, Á. R., Lopez, PS, & Herranz, ZR (2020). Hóa học (tái bản lần thứ 10). Thành phố New York, NY: MCGRAW-HILL.
• Flowers, P., Theopold, K., Langley, R., & Robinson, W. (2019a). 14.1 Axit và bazơ Brønsted-Lowry – Hóa học 2e . Lấy từ https://openstax.org/books/chemology-2e/pages/14-1-bronsted-lowry-acids-and-bases
• pH và pOH . (2020, ngày 30 tháng 10). Lấy từ https://espanol.libretexts.org/@go/page/1911