HEIKOT EMÄKSET: DISSOSIAATIO, OMINAISUUDET JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Heikkoja emäksiä ovat lajeja, joilla on vain vähän taipumusta luovuttaa elektroneja Dissociate vesiliuoksissa, tai hyväksyä protoneja. Prismaa, jolla sen ominaisuuksia analysoidaan, säätelee määritelmä, joka perustuu useiden kuuluisten tutkijoiden tutkimuksiin.

Esimerkiksi Bronsted-Lowry-määritelmän mukaan heikko emäs on sellainen, joka hyväksyy vetyioni H ⁺ erittäin palautuvalla (tai nolla) tavalla. Veteen, sen H ₂ O -molekyyli on sellainen, joka luovuttaa H ⁺ ja ympäröivien tukiasemien. Jos veden sijasta se olisi heikkohappoa HA, niin heikko emäs tuskin pystyisi neutraloimaan sitä.

Lähde: Midnightcomm, Wikimedia Commonsista

Vahva emäs ei vain neutraloi kaikkia happoja ympäristössä, vaan voi myös osallistua muihin kemiallisiin reaktioihin, joilla on haitallisia (ja tappavia) seurauksia.

Tästä syystä joitain heikkoja emäksiä, kuten maidon magnesiumi- tai fosfaattisuolatabletteja tai natriumbikarbonaattia, käytetään antasideina (yläkuva).

Kaikilla heikoilla emäksillä on yhteinen läsnäolo elektroniparilla tai stabiloidulla negatiivisella varauksella molekyyliin tai iooniin. Siten, CO ₃ ^- on heikko emäs verrattuna OH ^-; ja emäs, joka tuottaa vähiten OH ^- dissosiaatioissaan (Arrenhius-määritelmä) on heikoin emäs.

dissosiaatio

Heikko emäs voidaan kirjoittaa nimellä BOH tai B. Sen sanotaan dissosioituneen, kun seuraavat reaktiot tapahtuvat molemmissa emäksissä nestemäisessä faasissa (vaikka se voi tapahtua kaasuissa tai jopa kiinteissä aineissa):

BOH <=> B ⁺ + OH ^-

B + H ₂ O <=> HB ⁺ + OH ^-

Huomaa, että vaikka molemmat reaktiot voivat näyttää erilaisilta, niillä on OH: n tuotantoa ^- yhteistä. Lisäksi nämä kaksi dissosiaatiota muodostavat tasapainon, joten ne ovat epätäydellisiä; ts. vain prosenttiosuus emäksestä tosiasiallisesti dissosioituu (mitä ei tapahdu vahvojen emästen, kuten NaOH: n tai KOH: n kanssa).

Ensimmäinen reaktio "tarttuu" tarkemmin Arrenhius-määritelmään emäksille: dissosiaatio vedessä, jolloin saadaan ionilajeja, erityisesti hydroksyylianioni OH ^-.

Toinen reaktio noudattaa Bronsted-Lowry-määritelmää, koska B protonoidaan tai se hyväksyy veden H ⁺.

Näitä kahta reaktiota pidetään kuitenkin heikkojen emäs dissosiaatioina, kun ne luovat tasapainon.

ammoniakki

Ammoniakki on ehkä yleisin heikko perusta kaikista. Sen dissosiaatio vedessä voidaan hahmotella seuraavasti:

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

Näin ollen, NH ₃ kuuluu luokkaan emästen, jota edustaa 'B'.

Ammoniakin dissosiaatiovakio, K _b, saadaan seuraava lauseke:

K _b = /

Mikä 25 ° C: n lämpötilassa vedessä on noin 1,8 x ^10-5. Laskemalla sitten sen pK _b meillä on:

pK _b = - log K _b

= 4,74

Dissosiaation NH _3, se vastaanottaa protoni vedestä, jotta vesi voidaan pitää mukaisen hapon Bronsted-Lowry.

Suola, joka on muodostettu oikealla puolella yhtälö on ammoniumhydroksidi, NH ₄ OH, joka liuotetaan veteen, ja ei ole mitään muuta kuin vesipitoista ammoniakkia. Se on tästä syystä Arrenhius määritelmä emäksen täyttyy ammoniakilla: sen liukenemista veteen tuottaa ioneja NH ₄ ⁺: n ja OH ^-.

NH ₃ pystyy luovuttamaan parin jakamaton elektroneja sijaitsee typpiatomi; Täältä tulee Lewisin määritelmä pohjalle.

Laskentaesimerkki

Konsentraatio vesiliuoksen heikko emäs metyyliamiinia (CH ₃ NH ₂) on seuraava: ennen dissosiaation = 0,010 M; dissosiaation jälkeen = 0,008 M.

Laskea K _b, pK _b, pH, ja prosenttia ionisaatiota.

K _b

Ensin on kirjoitettava yhtälö sen dissosioitumisesta vedessä:

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

Sen jälkeen kun matemaattinen lauseke K _b

K _b = /

Tasapainossa =. Nämä ionit tulevat dissosiaatiota CH ₃ NH ₂, joten pitoisuus näiden ionien annetaan ero pitoisuus CH ₃ NH ₂ ennen ja jälkeen dissosioivien.

_{dissosioitunut} = _{alkuperäinen} - _tasapaino

_{dissosioitunut} = 0,01 M - 0,008 M

= 0,002 M

Joten = = 2 ∙ 10 ^-3 M

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

= 5 ~ 10 ^-4

pK _b

Laskettu K _b, se on erittäin helppo määrittää pK _b

pK _b = - log Kb

pK _b = - log 5 ∙ 10 ^-4

= 3 301

pH

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

pH = 14 - pOH

pOH = - loki

Ja koska OH ^- pitoisuus on jo tiedossa, laskelma on yksinkertainen

pOH = -logi 2 x 10 ^-3

= 2,70

pH = 14 - 2,7

= 11,3

Ionisoinnin prosenttiosuus

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

(/ ^°) x 100%

Missä ^° on emäksen alkukonsentraatio ja sen konjugoidun hapon konsentraatio. Lasketaan sitten:

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

= 20%

ominaisuudet

-Heillä amiiniemäksillä on luonteenomaista karvas maku, läsnä kaloissa ja joka neutraloidaan sitruunalla.

-Neillä on alhainen dissosiaatiovakio, minkä vuoksi ne aiheuttavat pienen ionipitoisuuden vesiliuoksessa. Ei ole tästä syystä hyviä sähkönjohtajia.

- Vesipitoisessa liuoksessa ne saavat kohtuullisen alkalisen pH: n, minkä vuoksi ne muuttavat lakmuspaperin värin punaisesta siniseksi.

- Useimmiten ne ovat amiineja (heikkoja orgaanisia emäksiä).

- Jotkut ovat vahvojen happojen konjugaattiemäksiä.

- Heikot molekyyliemäkset sisältävät rakenteita, jotka kykenevät reagoimaan H ^{+: n kanssa}.

esimerkit

amiinit

Metyyliamiini, CH ₃ NH ₂, Kb = 5,0 ∙ 10 ^-4, pKb = 3,30

Dimetyyliamiini, (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

Pyridiini, C ₅ H ₅ N, Kb = 1,5 ∙ 10 ^-9, pKb = 8,82

Aniliini, C ₆ H ₅ NH ₂, Kb = 4,2 * 10 ^-10, pKb = 9,32.

Typpiemäkset

Typpipitoiset emäkset adeniini, guaniini, tymiini, sytosiini ja urasiili ovat heikkoja emäksiä aminoryhmissä, jotka ovat osa nukleiinihappojen (DNA ja RNA) nukleotidejä, joissa tietoja perinnöllisestä siirtämisestä löytyy.

Esimerkiksi adeniini on osa molekyylejä, kuten ATP, elävien olentojen tärkein energiavarasto. Lisäksi adeniinia on läsnä koentsyymeissä, kuten flavin-adenyylidinukleotidi (FAD) ja nikotiini-adenyylidinukleotidi (NAD), jotka osallistuvat lukuisiin oksidien pelkistysreaktioihin.

Konjugaattiemäkset

Seuraavat heikot emäkset, tai joka voi täyttää funktio sellaisenaan, on järjestetty laskevassa järjestyksessä emäksisyyden: NH ₂ > OH ^- > NH ₃ > CN ^- > CH ₃ COO ^- > F ^- > NO ₃ ^- > Cl ^- > Br ^- > I ^- > ClO ₄ ^-.

Hydrahappojen konjugaattiemäksien sijainti annetussa sekvenssissä osoittaa, että mitä suurempi happo on, sitä alhaisempi on sen konjugaatin emäs.

Esimerkiksi, anioni I ^- on erittäin heikko emäs, kun taas NH ₂ on vahvin sarjassa.

Toisaalta lopuksi joidenkin yleisten orgaanisten emästen emäksisyys voidaan järjestää seuraavalla tavalla: alkoksidi> alifaattiset amiinit ≈ fenoksidit> karboksylaatit = aromaattiset amiinit ≈ heterosykliset amiinit.

Viitteet

1. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
2. Lleane Nieves M. (24. maaliskuuta 2014). Hapot ja emäkset.. Palautettu: uprh.edu
3. Wikipedia. (2018). Heikko pohja. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org
4. Toimitustiimi. (2018). Perusvoima ja perus dissosiaatiovakio. kemikaali. Palautettu osoitteesta: iquimicas.com
5. Chung P. (22. maaliskuuta 2018). Heikot hapot ja emäkset. Kemia Libretexts. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org