EMÄKSET: OMINAISUUDET JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Säätiöt ovat kaikki ne kemiallisia yhdisteitä, jotka voivat luovuttaa elektroneja tai hyväksyä protoneja. Luonnossa tai keinotekoisesti on sekä epäorgaanisia että orgaanisia emäksiä. Siksi sen käyttäytyminen voidaan ennustaa monille ionisille molekyyleille tai kiinteille aineille.

Se, mikä erottaa emäksen muista kemiallisista aineista, on kuitenkin sen huomattava taipumus luovuttaa elektroneja verrattuna esimerkiksi lajeihin, joiden elektronitiheys on heikko. Tämä on mahdollista vain, jos elektroninen pari sijaitsee. Tämän seurauksena emäksissä on elektronirikkaita alueita, δ-.

Saippuat ovat heikkoja emäksiä, jotka muodostuvat rasvahappojen reaktiosta natriumhydroksidin tai kaliumhydroksidin kanssa.

Mitkä aistinvaraiset ominaisuudet mahdollistavat emästen tunnistamisen? Ne ovat yleensä syövyttäviä aineita, jotka aiheuttavat vakavia palovammoja fyysisen kosketuksen kautta. Samanaikaisesti ne ovat saippuaisia ​​ja liukenevat rasvat helposti. Lisäksi sen maut ovat katkera.

Missä he ovat jokapäiväisessä elämässä? Kaupallinen ja rutiininen pohjalähde on puhdistusaineet pesuaineista käsisaippuisiin. Tästä syystä ilmaan suspendoituneiden kuplien kuva voi auttaa muistamaan emäkset, vaikka niiden takana on monia fysikaalis-kemiallisia ilmiöitä.

Monilla emäksillä on täysin erilaisia ​​ominaisuuksia. Esimerkiksi joillakin on hauraita ja voimakkaita hajuja, kuten orgaanisilla amiineilla. Toisaalta muut, kuten ammoniakki, tunkeutuvat ja ärsyttävät. Ne voivat olla myös värittömiä nesteitä tai ioneja valkoisia kiinteitä aineita.

Kaikilla emäksillä on kuitenkin jotain yhteistä: ne reagoivat happojen kanssa, tuottaen siten liukoisia suoloja polaarisiin liuottimiin, kuten veteen.

Emästen ominaisuudet

Saippua on pohja

Mitä jo mainittiin, mitä erityispiirteitä kaikilla emäksillä tulisi olla? Kuinka he voivat hyväksyä protoneja tai luovuttaa elektroneja? Vastaus on molekyylin tai ionin atomien elektronegatiivisuudessa; ja kaikkien joukossa happi on hallitseva, etenkin kun se on hydroksyyli-ioni, OH ^-.

Fyysiset ominaisuudet

Emäksillä on hapan maku ja ammoniakkia lukuun ottamatta ne ovat hajuttomia. Sen rakenne on liukas ja sillä on kyky muuttaa lakmuspaperin väri siniseksi, metyylioranssista keltaiseksi ja fenoliftaleiini violetiksi.

Alustan lujuus

Emäkset luokitellaan vahvoihin ja heikkoihin emäksiin. Emäksen lujuus liittyy sen tasapainovakioon, joten emästen tapauksessa näitä vakioita kutsutaan emäksisyysvakiiksi Kb.

Siten vahvoilla emäksillä on suuri emäksisyysvakio, joten niillä on taipumus dissosioitua kokonaan. Esimerkkejä näistä hapoista ovat alkalit, kuten natrium- tai kaliumhydroksidi, joiden emäksisyysvakiot ovat niin suuret, että niitä ei voida mitata vedessä.

Toisaalta heikko emäs on sellainen, jonka dissosiaatiovakio on pieni, joten se on kemiallisessa tasapainossa.

Esimerkkejä näistä ovat ammoniakki ja amiinit, joiden happovakiot ovat luokkaa ^10-4. Kuvio 1 näyttää erilaiset happamuusvakiot eri emäksille.

Emäksen dissosiaatiovakiot.

pH on yli 7

PH-asteikolla mitataan liuoksen alkalisuus tai happamuus. Asteikko vaihtelee nollasta 14: een. PH alle 7 on hapan. Yli 7: n pH on emäksinen. Keskipiste 7 edustaa neutraalia pH: ta. Neutraali liuos ei ole hapan eikä emäksinen.

PH-asteikko saadaan liuoksen H ⁺ -pitoisuuden funktiona ja on kääntäen verrannollinen tähän. Emäkset lisäävät liuoksen pH: ta vähentämällä protonien konsentraatiota.

Kyky neutraloida hapot

Arrhenius ehdottaa teoriassaan, että hapot pystyvät tuottamaan protoneja reagoimaan emästen hydroksyylin kanssa muodostaen suolaa ja vettä seuraavalla tavalla:

HCI + NaOH → NaCI + H ₂: lla

Tätä reaktiota kutsutaan neutraloimiseksi ja se on analyyttisen tekniikan, jota kutsutaan titraamiseksi, perusta.

Oksidin pelkistyskyky

Koska emäksiä on kyky tuottaa varautuneita lajeja, emäksiä käytetään väliaineena elektronien siirtoon redox-reaktioissa.

Emäksillä on myös taipumus hapettua, koska niillä on kyky luovuttaa vapaita elektroneja.

Emäkset sisältävät OH-ioneja. He voivat toimia luovuttamalla elektroneja. Alumiini on metalli, joka reagoi emästen kanssa.

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

Ne eivät syövyttä monia metalleja, koska metalleilla on tapana menettää eikä vastaanottaa elektroneja, mutta emäkset syövyttävät voimakkaasti orgaanisia aineita, kuten niitä, jotka muodostavat solukalvon.

Nämä reaktiot ovat yleensä eksotermisiä, mikä aiheuttaa vakavia palovammoja joutuessaan iholle, joten tämän tyyppisiä aineita on käsiteltävä varoen. Kuva 3 on turvaindikaattori, kun aine on syövyttävää.

Syövyttävien aineiden merkinnät.

He vapauttavat OH: n

Ensinnäkin OH ^- voi olla läsnä monissa yhdisteissä, pääasiassa metallihydroksideissa, koska metalliyhtiöllä on taipumus "ottaa" protoneja veden muodostamiseksi. Emäs voi siten olla mikä tahansa aine, joka vapauttaa tämän ionin liuoksessa liukoisuuden tasapainon kautta:

M (OH) ₂ <=> M ²⁺ + 2OH ^-

Jos hydroksidi on erittäin liukoinen, tasapaino siirtyy täysin kemiallisen yhtälön oikealle puolelle ja puhumme vahvasta emäksestä. M (OH) ₂, toisaalta, on heikko emäs, koska se ei ole täysin vapauta sen OH ^- ioneja veteen. Kun OH ^- on valmistettu, se voi neutraloida kaikki sen ympärillä olevat hapot:

OH ^- + HA => ^- + H ₂ O

Ja niin OH ^- deprotona hapoksi HA muuttuu vedeksi. Miksi? Koska happiatomi on erittäin sähköä negatiivinen ja sillä on myös ylimääräinen elektroninen tiheys negatiivisen varauksen vuoksi.

O: lla on kolme paria vapaita elektroneja, ja se voi luovuttaa minkä tahansa niistä osittain positiivisesti varautuneelle H-atomille, δ +. Myös vesimolekyylin suuri energiastabiilisuus suosii reaktiota. Toisin sanoen: H ₂ O on paljon vakaampi kuin HA, ja kun tämä on totta, neutralointireaktio tapahtuu.

Konjugaattiemäkset

Entä OH ^- ja A ^- ? Molemmat ovat emäksiä, sillä erolla, että A ^- on hapon HA konjugaattiemäs. Myös A ^- on paljon heikompi emäs kuin OH ^-. Tästä seuraa seuraava johtopäätös: emäs reagoi generoidakseen heikomman.

Base _Vahva + Acid _Strong => Base _Heikko + Acid _Heikko

Kuten yleisestä kemiallisesta yhtälöstä voidaan nähdä, sama pätee hapoihin.

Konjugaattiemäs A ^- voi deprotonoida molekyylin reaktiossa, joka tunnetaan hydrolyysinä:

^- + H ₂ O <=> HA + OH ^-

Toisin kuin OH ^-, se kuitenkin muodostaa tasapainon, kun se neutraloidaan vedellä. Tämä johtuu jälleen siitä, että A ^- on paljon heikompi emäs, mutta tarpeeksi aiheuttamaan muutosta liuoksen pH: ssa.

Siksi kaikkia niitä suoloja, jotka sisältävät A ^-, kutsutaan emäksisiksi suoloiksi. Eräs esimerkki niistä on natriumkarbonaatti, Na ₂ CO ₃, joka liuottamisen jälkeen basifies liuoksen läpi hydrolyysireaktion:

CO ₃ ^2– + H ₂ O <=> HCO ₃ ^- + OH ^-

Heillä on typpiatomeja tai substituentteja, jotka houkuttelevat elektronitiheyttä

Emäs ei ole vain ionista kiintoaineet OH ^- anionien niiden kidehilan, mutta ne voivat myös olla muita elektronegatiivinen kuten typpi. Tämäntyyppiset emäkset kuuluvat orgaaniseen kemiaan, ja yleisimpiä ovat amiinit.

Mikä on amiiniryhmä? R-NH ₂. Typpiatomiin on jakamaton elektroninen pari, joka voi, kuten OH ^-, deprotonoimiseksi vesimolekyyli:

RNH ₂ + H ₂ O <=> RNH ₃ ⁺ + OH ^-

Tasapaino on kaukana vasemmalla, koska amiini, vaikka emäksinen, on paljon heikompi kuin OH ^-. Huomaa, että reaktio on samanlainen kuin annettiin ammoniakkimolekyylin suhteen:

NH ₃ + H ₂ O <=> NH ₄ ⁺ + OH ^-

Ainoastaan, että amiinit eivät voi muodostaa kationi, NH ₄ ⁺; vaikka RNH ₃ ⁺ on ammoniumkationi, jossa monosubstituutio.

Ja pystyykö se reagoimaan muiden yhdisteiden kanssa? Kyllä, kaikkien kanssa, joilla on riittävän hapan vety, vaikka reaktio ei tapahdu kokonaan. Toisin sanoen vain erittäin vahva amiini reagoi tasapainoa muodostumatta. Samoin amiinit voidaan luovuttaa niiden elektronipari muita lajeja kuin H (kuten alkyyliradikaalit: -CH ₃).

Emäkset aromaattisilla renkaista

Amiineilla voi olla myös aromaattisia renkaita. Jos sen elektronipari voidaan "kadottaa" renkaan sisällä, koska rengas houkuttelee elektronitiheyttä, silloin sen emäksisyys laskee. Miksi? Koska mitä paikallisempi pari on rakenteessa, sitä nopeammin se reagoi elektronien kanssa huonojen lajien kanssa.

Esimerkiksi, NH ₃ on emäksinen, koska sen elektronipari on minne mennä. Sama tapahtuu amiinien, ovatko ne ensisijainen (RNH ₂), toissijainen (R ₂ NH) tai tertiäärinen (R ₃ N). Nämä ovat emäksisempiä kuin ammoniakki, koska äskettäin selitetyn lisäksi typpi houkuttelee suurempia R-substituenttien elektronisia tiheyksiä lisääen siten δ-.

Mutta kun on aromaattinen rengas, mainittu pari voi ryhtyä resonanssiin sen sisällä, mikä tekee mahdottomaksi osallistua sidosten muodostumiseen H: n tai muiden lajien kanssa. Siksi aromaattisilla amiineilla on taipumus olla vähemmän emäksisiä, paitsi jos elektronipari pysyy kiinnittyneenä typpeen (kuten pyridiinimolekyylin kanssa).

Esimerkkejä emäksistä

NaOH

Natriumhydroksidi on yksi maailman laajimmin käytetyistä emäksistä. Sen sovelluksia on lukemattomia, mutta joukossa voimme mainita sen käytön joidenkin rasvojen saippuoimiseksi ja siten rasvahappojen (saippuat) emäksisten suolojen valmistamiseksi.

CH

Rakenteellisesti asetoni saattaa vaikuttaa siltä, ​​että se ei hyväksy protoneja (tai luovuta elektroneja), mutta se tekee, vaikka se onkin erittäin heikko emäs. Tämä johtuu siitä, että elektronegatiivinen O-atomi houkuttelee elektroniverhojen CH ₃ ryhmää, joka korostaa läsnäolo sen kaksi paria elektronien (: O:).

Alkalihydroksidit

NaOH: n lisäksi alkalimetallihydroksidit ovat myös vahvoja emäksiä (pienellä poikkeuksella LiOH). Siten muiden tukikohtien joukossa on seuraavat:

-KOH: kaliumhydroksidi tai kaustinen kalium, se on yksi laboratoriossa tai teollisuudessa eniten käytetyistä emäksistä suuren rasvanpoistovoimansa vuoksi.

-RbOH: rubidiumhydroksidi.

-CsOH: cesiumhydroksidi.

-FrOH: fransiumhydroksidi, jonka emäksisyyden oletetaan teoreettisesti olevan yksi vahvimmista koskaan tunnetuista.

Orgaaniset emäkset

CH ₃ CH ₂ NH ₂: etyyliamiini.

-LiNH ₂: litiumamidin. Yhdessä natriumamidi, NaNH ₂, ne ovat yksi vahvimmista orgaanisten emästen kanssa. Niissä amidi anioni, NH ₂ ^- on pohja, joka deprotonates vettä tai reagoi happojen kanssa.

CH ₃ ONa: natriummetoksidia. Tässä emäs on anioni CH ₃ O ^-, joka voi reagoida happojen kanssa, jolloin saatiin metanolia, CH ₃: lla.

-Grignard-reagenssit: niissä on metalliatomi ja halogeeni, RMX. Tässä tapauksessa radikaali R on emäs, mutta ei juuri siksi, että se vie happaman vedyn, vaan koska se luovuttaa elektroniparinsa, jonka se jakaa metalliatomin kanssa. Esimerkiksi: etyylimagnesiumbromidin, CH ₃ CH ₂ MgBr. Ne ovat erittäin hyödyllisiä orgaanisessa synteesissä.

NaHCO

Leivosoodaa käytetään happamuuden neutraloimiseksi leutoissa olosuhteissa, esimerkiksi suun sisällä, lisäaineena hammastahnoissa.

Viitteet

1. Merck KGaA. (2018). Orgaaniset emäkset. Otettu: sigmaaldrich.com
2. Wikipedia. (2018). Emäkset (kemia). Kuvannut: es.wikipedia.org
3. Kemia 1010. Hapot ja emäkset: mitä ne ovat ja mistä ne löytyvät.. Kuvannut: cactus.dixie.edu
4. Hapot, emäkset ja pH-asteikko. Ostettu: 2.nau.edu
5. Bodner-ryhmä. Happojen ja emästen määritelmät ja veden rooli. Ostettu: chemed.chem.purdue.edu
6. Kemia LibreTexts. Perusteet: Ominaisuudet ja esimerkit. Otettu: chem.libretexts.org
7. Shiver ja Atkins. (2008). Epäorgaaninen kemia. Hapoissa ja emäksissä. (neljäs painos). Mc Graw Hill.
8. Helmenstine, Todd. (4. elokuuta 2018). 10 emäksen nimet. Palautettu osoitteesta: gondo.com