בסיסים חלשים: דיסוציאציה, תכונות ודוגמאות - כִּימִיָה - 2025

בסיסים חלשים הם מינים עם נטייה קטנה לתרום לנתק אלקטרונים בתמיסות מימיות, או פרוטונים לקבל. הפריזמה שבה מנותחים את מאפייניה נשלטת על ידי ההגדרה הנובעת ממחקרים של כמה מדענים מפורסמים.

לדוגמה, על פי ההגדרה ברונסטד-לורי, בסיס חלש הוא זה שמקבל יון מימן H ⁺ באופן הפיך מאוד (או בטל) . במים מולקולת H ₂ O שלה היא זו התורמת H ⁺ לבסיס הסובב אותה. אם במקום מים זו הייתה חומצה חלשה, אז הבסיס החלש בקושי יכול היה לנטרל אותה.

מקור: Midnightcomm, מ- Wikimedia Commons

בסיס חזק לא רק ינטרל את כל החומצות בסביבה, אלא גם יכול להשתתף בתגובות כימיות אחרות עם השלכות שליליות (וקטלניות).

מסיבה זו משמשים כמה בסיסים חלשים, כמו מגנזיה חלבית, או טבליות מלחי פוספט או נתרן ביקרבונט, כנוגדי חומצה (תמונה עליונה).

במשותף לכל הבסיסים החלשים נוכחות של זוג אלקטרונים או מטען שלילי מיוצב על המולקולה או היון. לפיכך, CO ₃ ^- הוא בסיס חלש לעומת OH ^- ; והבסיס שמייצר הכי פחות OH ^- בהתנתקותו (הגדרת ארנהיוס) יהיה הבסיס החלש ביותר.

דיסוציאציה

ניתן לכתוב בסיס חלש כ- BOH או B. אומרים שהוא עובר דיסוציאציה כאשר התגובות הבאות מתרחשות עם שני הבסיסים בשלב הנוזלי (אם כי הוא יכול להתרחש בגזים או אפילו במוצקים):

BOH <=> B ⁺ + OH ^-

B + H ₂ O <=> HB ⁺ + OH ^-

שים לב שלמרות ששתי התגובות עשויות להראות שונות, יש להן ייצור OH ^- במשותף . יתר על כן, שתי הדיסוציאציות מבססות שיווי משקל, כך שהן אינן שלמות; כלומר, רק אחוז מהבסיס מתנתק בפועל (מה שלא קורה עם בסיסים חזקים כמו NaOH או KOH).

התגובה הראשונה "מתאימה" יותר בהגדרת ארנהיוס לבסיסים: ניתוק במים כדי לתת מינים יוניים, במיוחד האניון ההידרוקסיל OH ^- .

ואילו התגובה השנייה מצייתת להגדרת ברונסטד-לורי, מכיוון שמגבירים B או מקבלים את H ⁺ מהמים.

עם זאת, שתי התגובות, כאשר הן מבססות שיווי משקל, נחשבות לניתוקי בסיס חלשים.

אַמוֹנִיָה

אמוניה היא אולי הבסיס החלש השכיח מכולם. ניתן לתאר את ניתוקו במים באופן הבא:

NH ₃ (aq) + H ₂ O (l) <=> NH ₄ ⁺ (aq) + OH ^- (aq)

לכן, NH ₃ נכנסת לקטגוריית הבסיסים המיוצגים על ידי 'B'.

קבוע ניתוק האמוניה, K _b , ניתן על ידי הביטוי הבא:

K _b = /

אשר ב 25 מעלות צלזיוס במים הוא בערך 1.8 x 10 ^-5 . אנו מחשבים את pK _b שלה :

pK _b = - יומן K _b

= 4.74

בפריסה של NH ₃ הוא מקבל פרוטון מהמים, ולכן מים יכולים להיחשב כחומצה על פי ברונסטד-לורי.

המלח שנוצר בצד ימין של המשוואה הוא אמוניום הידרוקסיד, NH ₄ OH, המומס במים ואינו אלא אמוניה מימית. מסיבה זו ההגדרה של ארנהיוס לבסיס מתקיימת באמוניה: פירוקה במים מייצרת את היונים NH ₄ ⁺ ו- OH ^- .

NH ₃ מסוגל לתרום זוג אלקטרונים לא משותפים הממוקמים על אטום החנקן; כאן נכנס להגדרת לואיס לבסיס.

דוגמא לחישוב

הריכוז של התמיסה המימית של methylamine הבסיס החלש (CH ₃ NH ₂ ) הוא כדלקמן: לפני הניתוק = 0.010 M; לאחר דיסוציאציה = 0.008 מ '.

חישוב K _b , PK _ב , pH, יינון אחוזים.

ק _ב

ראשית יש לכתוב את המשוואה של ניתוקו במים:

CH ₃ NH ₂ (aq) + H ₂ O (l) <=> CH ₃ NH ₃ ⁺ (aq) + OH ^- (aq)

בעקבות הביטוי המתמטי של K _b

K _b = /

בשיווי משקל, =. יונים אלה מגיעים מהניתוק של CH ₃ NH ₂ , כך שריכוז היונים הללו ניתן על ידי ההבדל בין הריכוז של CH ₃ NH ₂ לפני ואחרי ההתנתקות.

_ניתוק = _ראשוני - _{שיווי משקל}

_ניתק = 0.01 מ '- 0.008 מ'

= 0.002 מ '

אז, = = 2 ∙ 10 ^-3 M

K _b = (2 ∙ 10 ^-3 ) ² M / (8 ∙ 10 ^-2 ) M

= 5 ∙ 10 ^-4

pK _ב

מחושב K _b , קל מאוד לקבוע PK _ב

PK _ב = - log Kb

pK _b = - יומן 5 ∙ 10 ^-4

= 3,301

pH

כדי לחשב את ה- pH, מכיוון שמדובר בתמיסה מימית, תחילה יש לחשב את ה- POH ולחסר אותו מ- 14:

pH = 14 - pOH

pOH = - יומן

ומכיוון ש- OH ^- הריכוז כבר ידוע , החישוב הוא פשוט

pOH = -log 2 ∙ 10 ^-3

= 2.70

pH = 14 - 2.7

= 11.3

אחוז היינון

כדי לחשב את זה, יש לקבוע כמה מהבסיס ניתק. מכיוון שכבר נעשה בנקודות הקודמות, המשוואה הבאה חלה:

(/ ^° ) x 100%

כאשר ^° הוא הריכוז הראשוני של הבסיס, וריכוז החומצה המצומדת שלו. מחושב אז:

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

= 20%

נכסים

לבסיסי האמין החלשים יש טעם מר אופייני, קיים בדגים ומנוטרל בעזרת לימון.

- יש להם קבוע דיסוציאציה נמוך, וזו הסיבה שהם גורמים לריכוז נמוך של יונים בתמיסה מימית. לא להיות, מסיבה זו, מוליכים חשמליים טובים.

-בתמיסה מימית מקורם בחומציות pH בסיסית מתונה, וזו הסיבה שהם משנים את צבע נייר הלקמוס מאדום לכחול.

בעיקר הם אמינים (בסיסים אורגניים חלשים).

-כמה הם הבסיסים המצומדים של חומצות חזקות.

הבסיסים המולקולריים החלשים מכילים מבנים המסוגלים להגיב עם H ⁺ .

דוגמאות

אמינים

-Methylamine, CH ₃ NH ₂ , Kb = 5.0 ∙ 10 ^-4 , PKB = 3.30

-Dimethylamine, (CH ₃ ) ₂ NH, Kb = 7.4 ∙ 10 ^-4 , PKB = 3.13

-Trimethylamine, (CH ₃ ) ₃ N, Kb = 7.4 ∙ 10 ^-5 , PKB = 4.13

-פרידין, C ₅ H ₅ N, Kb = 1.5 ∙ 10 ^-9 , pKb = 8.82

-Aniline, C ₆ H ₅ NH ₂ , Kb = 4.2 * 10 ^-10 , PKB = 9.32.

בסיסי חנקן

הבסיסים החנקניים אדנין, גואנין, תימין, ציטוזין ואורציל הם בסיסים חלשים עם קבוצות אמינו, המהווים חלק מהנוקלאוטידים של חומצות גרעין (DNA ו- RNA), שם המידע לשידור תורשתי שוכן.

אדנין, למשל, הוא חלק ממולקולות כמו ATP, מאגר האנרגיה העיקרי של יצורים חיים. יתרה מזאת, אדינין קיים בקואנזימים כמו פלדין אדריל דיינקלוטיד (FAD) וניקוטין אדרניל דינוקלוטייד (NAD), המעורבים בתגובות להפחתת חמצון.

בסיסים מצומדים

הבסיסים החלשים הבאים, או שיכולים למלא פונקציה ככזו, מסודרים בסדר יורד של בסיסיות: NH ₂ > OH ^- > NH ₃ > CN ^- > CH ₃ COO ^- > F ^- > NO ₃ ^- > Cl ^- > Br ^- > I ^- > ClO ₄ ^- .

מיקומם של בסיסי המצומדות של ההידראידים ברצף הנתון מעיד שככל שעוצמת החומצה גדולה יותר, כך חוזק בסיסה המצומד נמוך יותר.

לדוגמה, האניון I ^- הוא בסיס חלש במיוחד, ואילו NH ₂ הוא החזק בסדרה.

מצד שני, סוף סוף, ניתן לארגן את הבסיסיות של כמה בסיסים אורגניים נפוצים באופן הבא: אלוקוקסיד> אמינים אליפטיים ≈ פנוקסידים> קרבוקסילטים = אמינים ארומטיים am אמינים הטרוציקליים.

הפניות

1. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה. (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
2. Lleane Nieves M. (24 במרץ, 2014). חומצות ובסיסים. . התאושש מ: uprh.edu
3. ויקיפדיה. (2018). בסיס חלש. התאושש מ: en.wikipedia.org
4. צוות העריכה. (2018). כוח בסיס ודיסוציאציה בסיסית קבוע. כִּימִי. התאושש מ: iquimicas.com
5. צ'ונג פ '(22 במרץ 2018). חומצות ובסיסים חלשים. ליברטקס כימיה. התאושש מ: chem.libretexts.org