ZÁKLADY: CHARAKTERISTIKA A PRÍKLADY - CHÉMIA - 2025

Tieto základy sú všetky tieto chemické zlúčeniny, ktoré môžu darovať elektróny alebo prijať protón. V prírode alebo umelo existujú anorganické aj organické bázy. Preto sa jeho správanie dá predpovedať pre mnohé iónové molekuly alebo tuhé látky.

Čo však odlišuje bázu od iných chemických látok, je jej výrazná tendencia darovať elektróny v porovnaní napríklad s druhmi s nízkou hustotou elektrónov. Toto je možné iba vtedy, ak je elektronický pár umiestnený. V dôsledku toho bázy majú oblasti bohaté na elektróny, 8-.

Mydlá sú slabé bázy tvorené reakciou mastných kyselín s hydroxidom sodným alebo hydroxidom draselným.

Aké organoleptické vlastnosti umožňujú identifikáciu báz? Všeobecne sú to žieravé látky, ktoré pri fyzickom kontakte spôsobujú vážne popáleniny. Zároveň majú mydlový dotyk a ľahko rozpúšťajú tuky. Okrem toho sú jeho príchute horké.

Kde sú v každodennom živote? Komerčným a bežným zdrojom základov sú čistiace prostriedky, od čistiacich prostriedkov po ručné mydlá. Z tohto dôvodu môže obraz niektorých bublín rozptýlených vo vzduchu pomôcť zapamätať si základne, aj keď za nimi je veľa fyzikálno-chemických javov.

Mnoho báz vykazuje úplne odlišné vlastnosti. Napríklad, niektoré majú nepríjemný a silný zápach, napríklad organické amíny. Na druhej strane iné, ako je amoniak, prenikajú a dráždia. Môžu to byť tiež bezfarebné kvapaliny alebo iónové biele pevné látky.

Všetky zásady však majú jedno spoločné: reagujú s kyselinami a vytvárajú rozpustné soli v polárnych rozpúšťadlách, ako je voda.

Charakteristiky základní

Mydlo je základ

Aké konkrétne vlastnosti by mali mať všetky základne okrem už uvedených? Ako môžu prijímať protóny alebo darovať elektróny? Odpoveď spočíva v elektronegativite atómov molekuly alebo iónu; a spomedzi všetkých je dominantným kyslíkom, najmä ak sa vyskytuje ako hydroxylový ión, OH ^- .

Fyzikálne vlastnosti

Bázy majú kyslú chuť a okrem amoniaku sú bez zápachu. Jeho textúra je klzká a má schopnosť zmeniť farbu lakmusového papiera na modrú, metyl oranžovú na žltú a fenolftaleín na fialovú.

Pevnosť základne

Bázy sa delia na silné a slabé bázy. Sila bázy je spojená s jej rovnovážnou konštantou, preto sa v prípade báz nazývajú tieto konštanty bázické konštanty Kb.

Silné bázy majú teda veľkú konštantu zásaditosti, takže majú tendenciu sa úplne disociovať. Príkladmi týchto kyselín sú zásady, ako je hydroxid sodný alebo draselný, ktorých konštanty zásaditosti sú také veľké, že ich nemožno merať vo vode.

Na druhej strane slabá báza je taká, ktorej disociačná konštanta je nízka, takže je v chemickej rovnováhe.

Príkladmi sú amoniak a amíny, ktorých kyslé konštanty sú rádovo ^10-4 . Obrázok 1 ukazuje rôzne konštanty kyslosti pre rôzne bázy.

Základné disociačné konštanty.

pH väčšie ako 7

Stupnica pH meria úroveň alkality alebo kyslosti roztoku. Stupnica sa pohybuje od nuly do 14. pH nižšie ako 7 je kyslé. PH vyššie ako 7 je zásadité. Stred 7 predstavuje neutrálne pH. Neutrálny roztok nie je ani kyslý, ani zásaditý.

Stupnica pH sa získa ako funkcia koncentrácie H ⁺ v roztoku a je k tomu nepriamo úmerná. Bázy znížením koncentrácie protónov zvyšujú pH roztoku.

Schopnosť neutralizovať kyseliny

Arrhenius vo svojej teórii navrhuje, aby kyseliny, ktoré sú schopné vytvárať protóny, reagovali s hydroxylom báz za vzniku soli a vody nasledujúcim spôsobom:

HCI + NaOH → NaCl + H ₂ O.

Táto reakcia sa nazýva neutralizácia a je základom analytickej techniky nazývanej titrácia.

Schopnosť redukcie oxidu

Vzhľadom na svoju schopnosť produkovať nabité druhy sa bázy používajú ako médium na prenos elektrónov pri redoxných reakciách.

Bázy majú tiež tendenciu oxidovať, pretože majú schopnosť darovať voľné elektróny.

Bázy obsahujú OH- ióny. Môžu konať pri darovaní elektrónov. Hliník je kov, ktorý reaguje so zásadami.

2AL + 2NaOH + 6 H ₂ O → 2NaAl (OH) ₄ + 3H ₂

Nekorodujú veľa kovov, pretože kovy majú tendenciu strácať skôr ako prijímať elektróny, ale bázy sú vysoko korozívne pre organické látky, ako sú tie, ktoré tvoria bunkovú membránu.

Tieto reakcie sú zvyčajne exotermické a pri kontakte s pokožkou spôsobujú vážne popáleniny, preto s týmto typom látky treba zaobchádzať opatrne. Obrázok 3 je bezpečnostný indikátor, keď je látka žieravá.

Značenie žieravých látok.

Uvoľňujú OH

Po prvé, OH ^- môže byť prítomný v mnohých zlúčeninách, hlavne v hydroxidoch kovov, pretože v spoločnosti kovov má tendenciu "brať" protóny za vzniku vody. Zásadou teda môže byť akákoľvek látka, ktorá uvoľňuje tento ión v roztoku prostredníctvom rovnováhy rozpustnosti:

M (OH) ₂ <=> M ²⁺ + 2OH ^-

Ak je hydroxid veľmi rozpustný, rovnováha je úplne posunutá doprava od chemickej rovnice a hovoríme o silnej báze. M (OH) ₂ je naopak slabá báza, pretože neuvoľňuje úplne OH ^- ióny do vody. Akonáhle je OH ^- vyrobený, môže neutralizovať každú kyselinu, ktorá je okolo:

OH ^- + HA => A ^- + H ₂ O

A tak sa OH ^- deprotona na kyslú HA transformuje na vodu. Prečo? Pretože atóm kyslíka je veľmi elektronegatívny a má tiež zápornú elektronickú hustotu v dôsledku záporného náboja.

O má tri páry voľných elektrónov a môže ktorýkoľvek z nich darovať čiastočne pozitívne nabitému atómu H, 5 +. Reakciu podporuje aj veľká energetická stabilita molekuly vody. Inými slovami: H ₂ O je oveľa stabilnejší než HA, a keď je to pravda, dôjde k neutralizačné reakcie.

Konjugátové bázy

A čo OH ^- a A ^- ? Obidve sú bázy s tým rozdielom, že A ^- je konjugovaná báza kyslej HA. Tiež A ^- je oveľa slabšia báza ako OH ^- . Odtiaľ sa dospelo k nasledujúcemu záveru: báza reaguje a vytvára slabšiu.

Základné _Strong + kyselina _Silná => základné _Slabá + kyselina _Slabá

Ako je zrejmé z všeobecnej chemickej rovnice, to isté platí pre kyseliny.

Konjugovaná báza A ^- môže deprotonovať molekulu pri reakcii známej ako hydrolýza:

^- + H ₂ O <=> HA + OH ^-

Avšak, na rozdiel od OH ^- , zavádza rovnováha pri neutralizovaná vodou. Opäť je to preto, že A ^- je oveľa slabšia zásada, ale dosť na to, aby spôsobila zmenu pH roztoku.

Preto sú všetky tie soli, ktoré obsahujú A ^- známe ako zásadité soli. Príkladom z nich je uhličitan sodný, Na ₂ CO ₃ , ktorý po rozpustení basifies sa cez hydrolytickej reakcie:

CO ₃ ^2– + H ₂ O = HCO ₃ ^- + OH ^-

Majú atómy dusíka alebo substituenty, ktoré priťahujú hustotu elektrónov

Báza nie je iba iónová pevná látka s OH ^- aniónmi v ich kryštalickej mriežke, ale môžu mať aj iné elektrónegatívne atómy, ako je dusík. Tieto typy zásad patria do organickej chémie a medzi najbežnejšie patria amíny.

Čo je to amínová skupina? R-NH ₂ . Na atóme dusíka je nezdieľaný elektronický pár, ktorý môže rovnako ako OH ^- deprotonovať molekulu vody:

SB ₂ + H ₂ O <=> SB ₃ ⁺ + OH ^-

Rovnováha je ďaleko vľavo, pretože amín, hoci je zásaditý, je oveľa slabší ako OH ^- . Uvedomte si, že reakcia je podobná ako reakcia na molekulu amoniaku:

NH ₃ + H ₂ O <=> NH ₄ ⁺ + OH ^-

Iba to, že amíny nemôžu tvoriť katión, NH ₄ ⁺ ; hoci SB ₃ ⁺ je katión amónny s monosubstituci.

A môže reagovať s inými zlúčeninami? Áno, s kýmkoľvek, kto má dostatočne kyslý vodík, aj keď sa reakcia nevyskytuje úplne. To znamená, že iba veľmi silný amín reaguje bez vytvorenia rovnováhy. Podobne amíny môžu darovať ich pár elektrónov na iné ako H druhov (ako sú alkylové skupiny: -CH ₃ ).

Zásady s aromatickými kruhmi

Amíny môžu mať tiež aromatické kruhy. Ak sa jeho pár elektrónov môže „stratiť“ vo vnútri kruhu, pretože priťahuje elektrónovú hustotu, potom sa jeho zásaditosť zníži. Prečo? Pretože čím viac je tento pár vo vnútri štruktúry, tým rýchlejšie bude reagovať s druhmi chudobnými na elektróny.

Napríklad, NH ₃ , je základný, pretože jeho dvojica elektrónov nemá kam ísť. To isté platí s amíny, či ide o primárnu (SB ₂ ), sekundárne (R ₂ NH) alebo terciárne (R ₃ N). Sú zásaditejšie ako amoniak, pretože okrem toho, čo už bolo vysvetlené, dusík priťahuje vyššie elektronické hustoty substituentov R, čím sa zvyšuje δ-.

Ak je však aromatický kruh, uvedený pár môže v ňom vstúpiť do rezonancie, čo znemožňuje účasť na tvorbe väzieb s H alebo inými druhmi. Aromatické amíny majú preto tendenciu byť menej zásadité, pokiaľ pár elektrónov zostáva fixovaný na dusíku (ako je tomu pri molekule pyridínu).

Príklady báz

NaOH

Hydroxid sodný je jednou z najpoužívanejších báz na svete. Jeho použitie je nespočetné, ale medzi nimi môžeme spomenúť jeho použitie na zmydelnenie niektorých tukov, a tým na vytvorenie zásaditých solí mastných kyselín (mydlá).

CH

Môže sa zdať, že štrukturálne acetón neprijíma protóny (alebo daruje elektróny), napriek tomu to je, aj keď je to veľmi slabá báza. To je preto, že elektronegativní atóm kyslíka priťahuje elektróny mraky CH ₃ skupín , zdôrazňujúce prítomnosť jeho dva páry elektrónov (: O :).

Hydroxidy alkalických kovov

Okrem NaOH sú hydroxidy alkalických kovov tiež silnými bázami (s malou výnimkou LiOH). Medzi inými základmi sú teda tieto:

-KOH: hydroxid draselný alebo hydroxid sodný, je to jedna z najpoužívanejších báz v laboratóriu alebo v priemysle, a to vďaka svojej veľkej odmasťovacej schopnosti.

-RbOH: hydroxid rubídia.

-CsOH: hydroxid cézny.

-FOH: hydroxid vápenatý, ktorého zásaditosť sa teoreticky považuje za jeden z najsilnejších doteraz známych.

Organické bázy

CH ₃ CH ₂ NH ₂ : etylamín.

-LiNH ₂ : lítium amid. Spolu s amid sodným, Nanha ₂ , sú jedným z najsilnejších organických báz. V nich amid anión, NH ₂ ^- je báza, ktorá deprotonuje vodu alebo reaguje s kyselinami.

-CH ₃ ONA: methoxide sodného. Tu je základná je anión CH ₃ O ^- , ktoré môžu reagovať s kyselinami za vzniku metanolu, CH ₃ OH.

- Grignardove činidlá: majú atóm kovu a halogén, RMX. V tomto prípade je radikál R bázou, ale nie práve preto, že odstraňuje kyslý vodík, ale preto, že sa vzdáva dvojice elektrónov, ktoré zdieľa s atómom kovu. Napríklad: ethylmagnesiumbromid, CH ₃ CH ₂ MgBr. Sú veľmi užitočné pri organickej syntéze.

hydrogénuhličitan sodný

Jedlá sóda na pečenie sa používa na neutralizáciu kyslosti v miernych podmienkach, napríklad vo vnútri úst, ako prísada do zubných pást.

Referencie

1. Merck KGaA. (2018). Organické základy. Prevzaté z: sigmaaldrich.com
2. Wikipedia. (2018). Základy (chémia). Prevzaté z: es.wikipedia.org
3. Chémia 1010. Kyseliny a zásady: Čo sú a kde sa nachádzajú. , Prevzaté z: cactus.dixie.edu
4. Kyseliny, zásady a stupnica pH. Prevzaté z: 2.nau.edu
5. Skupina Bodnerovcov. Definície kyselín a zásad a úloha vody. Prevzaté z: chemed.chem.purdue.edu
6. Chémia LibreTexts. Základy: Vlastnosti a príklady. Prevzaté z: chem.libretexts.org
7. Shiver a Atkins. (2008). Anorganická chémia. V Acids and Bases. (štvrté vydanie). Mc Graw Hill.
8. Helmenstine, Todd. (4. augusta 2018). Mená 10 báz. Získané z: thinkco.com