Dissociazione di basi deboli, proprietà ed esempi

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Alexander Pearson

Il basi deboli sono specie con scarsa tendenza a donare elettroni, dissociarsi in soluzioni acquose o accettare protoni. Il prisma con cui vengono analizzate le sue caratteristiche è governato dalla definizione emersa dagli studi di diversi famosi scienziati.

Ad esempio, secondo la definizione di Bronsted-Lowry, una base debole è quella che accetta in modo molto reversibile (o nullo) uno ione idrogeno H+. In acqua, la sua molecola H.DueO è colui che dona una H.+ alla base circostante. Se invece dell'acqua fosse un acido acido debole, la base debole potrebbe difficilmente neutralizzarlo.

Fonte: Midnightcomm [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html), CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/) o CC BY 2.5 (https://creativecommons.org/licenses/by/2.5)], da Wikimedia Commons

Una base forte non solo neutralizzerebbe tutti gli acidi nell'ambiente, ma potrebbe anche partecipare ad altre reazioni chimiche con conseguenze avverse (e mortali)..

È per questo motivo che alcune basi deboli, come la magnesia del latte, o compresse di sali fosfatici o bicarbonato di sodio, vengono utilizzate come antiacidi (immagine in alto).

Tutte le basi deboli hanno in comune la presenza di una coppia di elettroni o di una carica negativa stabilizzata sulla molecola o sullo ione. Pertanto, il CO3- è una base debole contro OH-; e la base che produce meno OH- nella sua dissociazione (definizione di Arrenhius) sarà la base più debole.

Indice articolo

  • 1 Dissociazione
    • 1.1 Ammoniaca
    • 1.2 Esempio di calcolo
  • 2 Proprietà
  • 3 esempi
    • 3.1 Ammine
    • 3.2 Basi azotate
    • 3.3 Basi coniugate
  • 4 Riferimenti

Dissociazione

Una base debole può essere scritta come BOH o B. Si dice che subisca dissociazione quando si verificano le seguenti reazioni con entrambe le basi in fase liquida (sebbene possa verificarsi nei gas o anche nei solidi):

BOH <=> B+ + Oh-

B + HDueO <=> HB+ + Oh-

Si noti che sebbene entrambe le reazioni possano sembrare diverse, hanno in comune la produzione di OH-. Inoltre, le due dissociazioni stabiliscono un equilibrio, quindi sono incomplete; cioè, solo una percentuale della base si dissocia effettivamente (cosa che non accade con basi forti come NaOH o KOH).

La prima reazione "aderisce" più strettamente alla definizione di basi di Arrenhius: dissociazione in acqua per dare specie ioniche, in particolare l'anione idrossile OH-.

Mentre la seconda reazione obbedisce alla definizione di Bronsted-Lowry, poiché B viene protonato o accetta H.+ dell'acqua.

Tuttavia, le due reazioni, quando stabiliscono un equilibrio, sono considerate dissociazioni di base deboli.

Ammoniaca

L'ammoniaca è forse la base debole più comune di tutte. La sua dissociazione in acqua può essere delineata come segue:

NH3 (ac) + HDueO (l)   <=>   NH4+ (ac) + OH- (AC)

Pertanto, l'NH3 rientra nella categoria delle basi rappresentate con 'B'.

La costante di dissociazione dell'ammoniaca, Kb, è dato dalla seguente espressione:

Kb = [NH4+] [OH-] / [NH3]

Che a 25 ° C in acqua è circa 1,8 x 10-5. Quindi calcolando il suo pKb avete:

pKb = - log Kb

= 4,74

Nella dissociazione di NH3 Questo riceve un protone dall'acqua, quindi l'acqua può essere considerata un acido secondo Bronsted-Lowry.

Il sale formato sul lato destro dell'equazione è idrossido di ammonio, NH4OH, che è disciolto in acqua e non è altro che ammoniaca acquosa. È per questo motivo che la definizione Arrenhius di base è soddisfatta con l'ammoniaca: la sua dissoluzione in acqua produce ioni NH4+ e OH-.

NH3 è in grado di donare una coppia di elettroni non condivisi situati sull'atomo di azoto; È qui che entra in gioco la definizione di Lewis per una base, [H3N:].

Esempio di calcolo

La concentrazione della soluzione acquosa della metilammina a base debole (CH3NHDue) è il seguente: [CH3NHDue] prima della dissociazione = 0,010 M; [CH3NHDue] dopo dissociazione = 0,008 M.

Calcola K.b, pKb, pH e percentuale di ionizzazione.

Kb

Per prima cosa bisogna scrivere l'equazione della sua dissociazione in acqua:

CH3NHDue (ac) + HDueO (l)    <=>     CH3NH3+ (ac) + OH- (AC)

Seguendo l'espressione matematica di Kb  

Kb = [CH3NH3+] [OH-] / [CH3NHDue]

In equilibrio, si verifica che [CH3NH3+] = [OH-]. Questi ioni provengono dalla dissociazione di CH3NHDue, quindi la concentrazione di questi ioni è data dalla differenza tra la concentrazione di CH3NHDue prima e dopo la dissociazione.

[CH3NHDue]dissociato = [CH3NHDue]iniziale - [CH3NHDue]Equilibrio

[CH3NHDue]dissociato = 0,01 M - 0,008 M

= 0,002 M

Quindi, [CH3NH3+] = [OH-] = 2 ∙ 10-3 M

Kb = (2 ∙ 10-3)Due M / (8 ∙ 10-Due) M

= 5 ∙ 10-4

pKb

Calcolato Kb, è molto facile determinare pKb

pKb = - log Kb

pKb = - log 5 ∙ 10-4

= 3,301

pH

Per calcolare il pH, trattandosi di una soluzione acquosa, occorre prima calcolare e sottrarre il pOH da 14:

pH = 14 - pOH

pOH = - log [OH-]

E poiché la concentrazione di OH è già nota-, il calcolo è diretto

pOH = -log 2 ∙ 10-3

= 2,70

pH = 14 - 2,7

= 11,3

Percentuale di ionizzazione

Per calcolarlo, è necessario determinare quanta parte della base è stata dissociata. Poiché questo è stato già fatto nei punti precedenti, si applica la seguente equazione:

([CH3NH3+] / [CH3NHDue]°) x 100%

Dove [CH3NHDue]° è la concentrazione iniziale della base e [CH3NH3+] la concentrazione del suo acido coniugato. Calcolando quindi:

Percentuale di ionizzazione = (2 ∙ 10-3 / 1 ∙ 10-Due) x 100%

= 20%

Proprietà

-Le basi ammine deboli hanno un caratteristico sapore amaro, presente nel pesce e che viene neutralizzato con l'uso del limone..

-Hanno una bassa costante di dissociazione, motivo per cui causano una bassa concentrazione di ioni in soluzione acquosa. Non essendo, per questo, buoni conduttori di elettricità.

-In soluzione acquosa originano un pH alcalino moderato, motivo per cui cambiano il colore della cartina di tornasole da rosso a blu.

-Sono principalmente ammine (basi organiche deboli).

-Alcuni sono le basi coniugate di acidi forti.

-Le basi molecolari deboli contengono strutture in grado di reagire con H.+.

Esempi

Ammine

-Metilammina, CH3NHDue, Kb = 5,0 ∙ 10-4, pKb = 3,30

-Dimetilammina, (CH3)DueNH, Kb = 7,4 ∙ 10-4, pKb = 3,13

-Trimetilammina, (CH3)3N, Kb = 7,4 ∙ 10-5, pKb = 4,13

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

-Anilina, C6H5NHDue, Kb = 4,2 ∙ 10-10, pKb = 9,32.

Basi azotate

Le basi azotate adenina, guanina, timina, citosina e uracile sono basi deboli con gruppi amminici, che fanno parte dei nucleotidi degli acidi nucleici (DNA e RNA), dove risiedono le informazioni per la trasmissione ereditaria.

L'adenina, ad esempio, fa parte di molecole come l'ATP, il principale serbatoio di energia degli esseri viventi. Inoltre, l'adenina è presente in coenzimi come flavin adenyl dinucleotide (FAD) e nicotin adenyl dinucleotide (NAD), che sono coinvolti in numerose reazioni di riduzione dell'ossidazione.

Basi coniugate

Le seguenti basi deboli, o che possono svolgere una funzione in quanto tale, sono ordinate in ordine decrescente di basicità: NHDue > OH- > NH3 > CN- > CH3COO- > F- > NO3- > Cl- > Br- > Io- > ClO4-.

La posizione delle basi coniugate degli idracidi nella sequenza data indica che maggiore è la forza dell'acido, minore è la forza della sua base coniugata..

Ad esempio, l'anione I- è una base estremamente debole, mentre NHDue è il più forte della serie.

D'altra parte, infine, la basicità di alcune basi organiche comuni può essere così disposta: alcossido> ammine alifatiche ≈ fenossidi> carbossilati = ammine aromatiche ≈ ammine eterocicliche.

Riferimenti

  1. Whitten, Davis, Peck e Stanley. (2008). Chimica. (8 ° ed.). CENGAGE Apprendimento.
  2. Lleane Nieves M. (24 marzo 2014). Acidi e basi. [PDF]. Recupero da: uprh.edu
  3. Wikipedia. (2018). Base debole. Estratto da: en.wikipedia.org
  4. Team editoriale. (2018). Forza di base e costante di dissociazione di base. chimica. Estratto da: iquimicas.com
  5. Chung P. (22 marzo 2018). Acidi e basi deboli. Chemistry Libretexts. Recupero da: chem.libretexts.org

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