Heikko pohja dissosiaatio, ominaisuudet ja esimerkit

heikko pohja ne ovat lajeja, joilla on vähän taipumusta lahjoittaa elektroneja, hajottaa vesiliuoksissa tai hyväksyä protoneja. Prismaa, jonka ominaisuuksia analysoidaan, ohjaa useiden kuuluisien tutkijoiden tutkimuksista syntynyt määritelmä.

Esimerkiksi Bronsted-Lowryn määrittelyn mukaan heikko emäs on sellainen, joka hyväksyy hyvin palautuvan (tai nolla) vetyionin H⁺. Vedessä, sen H-molekyylissä₂Tai se, joka lahjoittaa H: n⁺ ympäristöön. Jos veden sijasta oli heikko happo HA, heikko emäs voisi tuskin neutraloida sen.

Vahva emäs ei ainoastaan ​​neutraloisi kaikkia happoja ympäristössä, vaan voisi myös osallistua muihin kemiallisiin reaktioihin, joilla on haitallisia (ja tappavia) seurauksia.

Tästä syystä joitakin heikoja emäksiä, kuten maitomagnesiaa tai fosfaatti- suolojen tai natriumbikarbonaatin tabletteja, käytetään antasidina (yläkuva).

Kaikilla heikoilla emäksillä on yhteinen elektroniparin tai molekyylissä tai ionissa stabiloitu negatiivinen varaus. Näin ollen CO₃^- se on heikko emäs OH: ta vastaan^-; ja emäs, joka tuottaa vähemmän OH: ta^- sen dissosiaatiossa (Arrenhius-määritelmä) se on heikoin perusta.

indeksi

• 1 Jakautuminen
  • 1.1 Ammoniakki
  • 1.2 Laskennan esimerkki
• 2 Ominaisuudet
• 3 Esimerkkejä
  • 3.1 Amiinit
  • 3.2 Typpipohjaiset emäkset
  • 3.3 Konjugoidut emäkset
• 4 Viitteet

dissosiaatio

Heikko emäs voidaan kirjoittaa BOH: ksi tai B: ksi. Sanotaan, että se hajoaa, kun seuraavat reaktiot esiintyvät nestefaasissa molempien emästen kanssa (vaikka se voi esiintyä kaasuissa tai jopa kiinteissä aineissa):

BOH <=> B⁺ + OH^-

B + H₂O <=> HB⁺ + OH^-

Huomaa, että vaikka molemmat reaktiot saattavat vaikuttaa erilaisilta, niillä on yhteistä OH-tuotantoa^-. Lisäksi nämä kaksi dissosiaatiota muodostavat tasapainon, joten ne ovat puutteellisia; toisin sanoen vain prosenttiosuus emäksestä tosiasiallisesti dissosioituu (joka ei tapahdu vahvoilla emäksillä, kuten NaOH: lla tai KOH: lla).

Ensimmäinen reaktio on "kiinnitetty" Arrenhiusin määritelmään emäksille: dissosiaatio vedessä, jolloin saadaan ionisia lajeja, erityisesti hydroksyylianionia OH^-.

Vaikka toinen reaktio noudattaa Bronsted-Lowryn määritelmää, koska B on protonando tai hyväksyy H⁺ vettä.

Näitä kahta reaktiota pidetään tasapainon muodostamisessa kuitenkin heikon emäksen dissosioitumisina.

ammoniakki

Ammoniakki on ehkä yleisin heikko pohja kaikille. Sen dissosioituminen vedessä voidaan kaaviota seuraavalla tavalla:

NH₃ (ac) + H₂O (l)   <=>   NH₄⁺ (ac) + OH^- (Aq)

Siksi NH₃ siirtyy "B": n edustamiin tukikohtiin.

Ammoniakin dissosiaatiovaki, K_b, annetaan seuraavalla ilmaisulla:

K_b = [NH₄⁺] [OH^-] / [NH₃]

Joka 25 ° C: ssa vedessä on noin 1,8 x 10^-5. Lasketaan sitten pK_b sinulla on:

pK_b = - log K_b

= 4,74

NH: n dissosioitumisessa₃ Tämä saa protonin vedestä, joten sitä voidaan pitää vedena happona Bronsted-Lowryn mukaan.

Yhtälön oikealla puolella muodostunut suola on ammoniumhydroksidi, NH₄OH, joka liuotetaan veteen eikä ole muuta kuin ammoniakin vesiliuosta. Tästä syystä Arrenhiusin määritelmä pohjalle täyttyy ammoniakilla: sen liukeneminen veteen tuottaa NH-ioneja₄⁺ ja OH^-.

NH₃ pystyy lahjoittamaan parin elektroneja ilman jakamista, joka sijaitsee typpiatomissa; tämä on silloin, kun Lewisin määritelmä alustalle tulee, [H₃N].

Laskennan esimerkki

Heikon emäksen metyyliamiinin (CH₃NH₂) on seuraava: [CH₃NH₂] ennen dissosiaatiota = 0,010 M; [CH₃NH₂] dissosiaation jälkeen = 0,008 M.

Laske K_b, pK_b, pH ja ionisaation prosenttiosuus.

K_b

Ensinnäkin sen dissosiaation yhtälö vedessä on kirjoitettava:

CH₃NH₂ (ac) + H₂O (l)    <=>     CH₃NH₃⁺ (ac) + OH^- (Aq)

Seuraavaksi K: n matemaattisesta ilmentymästä_b 

K_b = [CH₃NH₃⁺] [OH^-] / [CH₃NH₂]

Tasapainossa saavutetaan, että [CH₃NH₃⁺] = [OH^-]. Nämä ionit ovat peräisin CH: n dissosiaatiosta₃NH₂, joten näiden ionien konsentraatio saadaan CH: n konsentraation välisestä erosta₃NH₂ ennen ja jälkeen dissosioitumista.

[CH₃NH₂]_irrottaneet = [CH₃NH₂]_alku- - [CH₃NH₂]_tasapaino

[CH₃NH₂]_irrottaneet = 0,01 - 0,008 M

= 0,002 M

Sitten [CH₃NH₃⁺] = [OH^-] = 2 ∙ 10^-3 M

K_b = (2 ∙ 10^-3)² M / (8 ∙ 10^-2) M

= 5 ∙ 10^-4

pK_b

Laskettu K_b, PK: n määrittäminen on erittäin helppoa_b

pK_b = - log Kb

pK_b = - log 5 ∙ 10^-4

= 3 001

pH

PH: n laskemiseksi, koska se on vesiliuos, pOH on laskettava ensin ja vähennettävä arvoon 14:

pH = 14 - pOH

pOH = - log [OH^-]

Ja koska OH-konsentraatio on jo tiedossa^-, laskenta on suora

pOH = -log 2 ∙ 10^-3

= 2,70

pH = 14 - 2,7

= 11,3

Ionisaatioprosentti

Sen laskemiseksi on määritettävä, kuinka suuri osa emäksestä on irronnut. Koska tämä tehtiin jo edellisissä kohdissa, sovelletaan seuraavaa yhtälöä:

([CH₃NH₃⁺] / [CH₃NH₂]^°) x 100%

Missä [CH₃NH₂]^° on alustan alkukonsentraatio ja [CH₃NH₃⁺] sen konjugoidun hapon pitoisuus. Lasketaan sitten:

Ionisaatioprosentti = (2 ∙ 10^-3 / 1 ∙ 10^-2) x 100%

= 20%

ominaisuudet

-Heikkojen emästen amiinien maku on ominaista, se on kaloissa ja neutralisoitu sitruunan avulla.

-Niillä on pieni dissosiaatiovakio, minkä vuoksi ne aiheuttavat ionien pienen konsentraation vesiliuoksessa. Ei ole tästä syystä hyvä sähkön johtaja.

-Vesiliuoksessa ne tuottavat kohtuullisen emäksisen pH: n, joten ne muuttavat lakmuspaperin väriä punaisesta siniseksi.

-Ne ovat enimmäkseen amiineja (heikot orgaaniset emäkset).

-Jotkut ovat vahvojen happojen konjugoituja emäksiä.

-Heikot molekyylipohjat sisältävät rakenteita, jotka kykenevät reagoimaan H: n kanssa⁺.

esimerkit

amiinit

-Metyyliamiini, CH₃NH₂, Kb = 5,0 ∙ 10^-4, pKb = 3,30

-Dimetyyliamiini (CH₃)₂NH, Kb = 7,4 °^-4, pKb = 3,13

-Trimetyyliamiini, (CH₃)₃N, Kb = 7,4 °^-5, pKb = 4,13

-Pyridiini, C₅H₅N, Kb = 1,5 ∙ 10^-9, pKb = 8,82

-Aniliini, C₆H₅NH₂, Kb = 4,2 ∙ 10^-10, pKb = 9,32.

Typpipohjaiset emäkset

Typpipitoiset emäkset adeniini, guaniini, tymiini, sytosiini ja urasiili ovat heikkoja emäksiä aminoryhmillä, jotka ovat osa nukleiinihappojen (DNA ja RNA) nukleotideja, joissa tiedot perinnöllisestä siirrosta ovat.

Adeniini on esimerkiksi osa molekyylejä, kuten ATP, joka on elävien olentojen tärkein energiavarasto. Lisäksi adeniinia on läsnä koentsyymeissä, kuten flaviini-adenyyli-dinukleotidissa (FAD) ja nikotiiniadenyylidinukleotidissa (NAD), jotka osallistuvat lukuisiin hapettumis- ja pelkistysreaktioihin.

Konjugoidut emäkset

Seuraavat heikot emäkset tai jotka voivat täyttää toiminnon sellaisenaan, järjestetään alenevassa järjestyksessä: NH₂ > OH^- > NH₃ > CN^- > CH₃COO^- > F^- > EI₃^- > Cl^- > Br^- > I^- > ClO₄^-.

Hydroksidien konjugoitujen emästen sijainti annetussa sekvenssissä osoittaa, että mitä suurempi on hapon lujuus, sitä alempi on sen konjugaattipohjan lujuus..

Esimerkiksi anioni I^- se on erittäin heikko pohja, kun taas NH₂ on sarjan vahvin.

Toisaalta voidaan päätellä, että joidenkin tavallisten orgaanisten emästen emäksisyys voidaan järjestää seuraavasti: alkoksidi> alifaattiset amiinit, fenoksidit> karboksylaatit = aromaattiset amiinit ≈ heterosykliset amiinit.

viittaukset

1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE Learning.
2. Lleane Nieves M. (24. maaliskuuta 2014). Hapot ja emäkset. [PDF]. Haettu osoitteesta uprh.edu
3. Wikipedia. (2018). Heikko pohja. Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Toimituksellinen tiimi (2018). Pohjan vahvuus ja dissosiaation vakio. iquimicas. Palautettu osoitteesta: iquimicas.com
5. Chung P. (22. maaliskuuta 2018). Heikko hapot ja emäkset. Kemia Libretexts. Haettu osoitteesta: chem.libretexts.org