Konjugert syre

Syrer og baser

Syrer og baser
Syre Syre-base reaksjon syrekraft surhetsfunksjon amfoterisme Utgangspunkt bufferløsning dissosiasjonskonstant balanse kjemi Utdrag Hammett surhetsfunksjon pH protonaffinitet autoionisering av vann Tittel Lewis-syrekatalyse Frustrert Lewis-par Lewis kiral syre
typer syrer
Brønsted–Lowry lewis Akseptør Mineral Økologisk Sterk supersyre Svak Fast

Basetyper
Brønsted–Lowry lewis Donor organisk Sterk super base ikke-nukleofile Svak

En konjugert syre , innenfor Brønsted-Lowry syre-base teorien , er en kjemisk forbindelse dannet ved mottak av et proton ( H + ) av en base; med andre ord, det er en base med et tilsatt hydrogenion . På den annen side er en konjugert base det som gjenstår etter at en syre har donert et proton under en kjemisk reaksjon . Derfor er en konjugatbase en art dannet ved fjerning av et proton fra en syre. [ 1 ] Fordi noen syrer er i stand til å frigjøre flere protoner, kan den konjugerte basen til en syre være sur.

Kort fortalt kan dette representeres som følgende kjemiske reaksjon:

Syre +

konjugert basebase + konjugert syre

Johannes Nicolaus Brønsted og Martin Lowry introduserte Brønsted-Lowry-teorien, som foreslo at enhver forbindelse som kan overføre et proton til en hvilken som helst annen forbindelse er en syre, og forbindelsen som aksepterer protonet er en base. Et proton er en kjernefysisk partikkel med en enhet positiv elektrisk ladning ; det er representert med symbolet H + fordi det utgjør kjernen til et hydrogenatom , [ 2 ] dvs. et hydrogenkation .

En kation kan være en konjugert syre, og et anion kan være en konjugert base, avhengig av hvilket stoff som er involvert og hvilken syre-base-teori du ser på. Det enkleste anionet som kan være en konjugert base er det solvatiserte elektronet hvis konjugerte syre er atomært hydrogen.

Syre-base reaksjoner

I en syre-basereaksjon reagerer en syre pluss en base for å danne en konjugert base pluss en konjugert syre:

Konjugater dannes når en syre mister et hydrogenproton eller en base får et hydrogenproton. Se følgende figur:

Vi sier at vannmolekylet er den konjugerte syren til hydroksidionet etter at sistnevnte mottok hydrogenprotonet donert av ammonium . På den annen side er ammoniakk konjugatbasen for ammoniumsyre etter at ammoniumet har donert et hydrogenion til produksjonen av vannmolekylet. Vi kan også referere til OH- som en konjugert base av H
toO , siden vannmolekylet donerer et proton til produksjon av NH+
4i omvendt reaksjon, som er den dominerende prosessen i naturen på grunn av styrken til basen NH
3på hydroksidionet. På grunnlag av denne informasjonen er det klart at begrepene "syre", "base", "konjugert syre" og "konjugert base" ikke er festet til en bestemt kjemisk art; men de er utskiftbare avhengig av reaksjonen som finner sted.

Styrken til konjugater

Styrken til en konjugert syre er direkte proporsjonal med dissosiasjonskonstanten . Hvis en konjugert syre er sterk, vil dissosiasjonen ha en høyere likevektskonstant og produktene av reaksjonen vil bli favorisert. Styrken til en konjugert base kan sees på som artens tendens til å "trekke" hydrogenprotoner mot seg selv. Hvis en konjugert base er klassifisert som sterk, vil den "holde fast" på hydrogenprotonet når den er i løsning, og dens syre vil ikke dissosiere.

På den annen side, hvis en art er klassifisert som en sterk syre, vil dens konjugerte base være svak i naturen. Et eksempel på dette tilfellet vil være dissosiasjonen av saltsyre HCl i vann. Siden HCl er en sterk syre (den dissosierer sterkt), er dens konjugerte base ( Cl−
) vil være en svak konjugert base. Derfor, i dette systemet, er de fleste H+
vil ha form av et hydroniumion H
3ENTEN+
i stedet for å binde seg til et Cl anion og konjugatbasen vil være svakere enn et vannmolekyl.

På samme måte, hvis en syre er svak, vil dens konjugerte base være sterk. Tatt i betraktning det faktum at K w er lik produktet av konsentrasjonene av H + og OH. En svak syre vil ha en lav konsentrasjon av H + . K w (1,0 x 10 -14 ) delt på lav konsentrasjon av H + vil også gi en lav konsentrasjon av OH - . Derfor vil svake syrer ha svake konjugerte baser, i motsetning til den vanlige misoppfatningen at de har sterke konjugerte baser.

Identifikasjon av konjugerte syre-base-par

Konjugatsyren og basen, så vel som konjugatbasen og syren, er kjent som konjugatpar. Når du møter en konjugert syre eller base, er det viktig å se på reaktantene i den kjemiske ligningen . I dette tilfellet er reaktantene syrer og baser, og syren tilsvarer konjugatbasen på produktsiden av den kjemiske ligningen; som er basen til konjugatsyren på produktsiden av ligningen.

For å identifisere konjugatsyren, se etter paret av forbindelser som er relatert. Syre-basereaksjonen kan sees i fremre og bakre forstand. Den før er reaktantsiden av ligningen, den neste er produktsiden av ligningen. Konjugatsyren på baksiden av en ligning får et hydrogenion, så på forsiden av ligningen er forbindelsen som har ett mindre hydrogenion enn den konjugerte syren basen. Konjugatbasen på baksiden av ligningen mistet ett hydrogenion, så på forsiden av ligningen er forbindelsen som har ett hydrogenion mer enn konjugatbasen syren.

Tenk på følgende syre-base reaksjon:

HNO
3+ H
toO → H
3ENTEN+
+ IKKE−
3

Salpetersyre ( HNO
3) er en syre fordi den donerer et proton til vannmolekylet og dens konjugerte base er nitrat ( NO−
3). Vannmolekylet fungerer som en base fordi det mottar hydrogenprotonet og dets konjugerte syre er hydroniumionet ( H
3ENTEN+
).

Ligning	Syre	Utgangspunkt	konjugert grunnlag	konjugert syre
HClO to+ H toO → ClO− 2+ H 3ENTEN+	HClO to	H toENTEN	ClO− 2	H 3ENTEN+
ClO− + H toO → HClO + OH−	H toENTEN	ClO−	åh−	HClO
HCl + H toPO− 4→ Cl− + H 3PO 4	HCl	H toPO− 4	Cl−	H 3PO 4

Applikasjoner

En bruk av konjugerte syrer og baser er i buffersystemer, som inkluderer en "bufferløsning" . I en buffer brukes en svak syre og dens konjugerte base (som et salt), eller en svak base og dens konjugerte syre, for å begrense endringen i pH under en titreringsprosess. Buffere har både organiske og ikke-organiske kjemiske anvendelser. For eksempel, i tillegg til bufferne som brukes i laboratorieprosesser, fungerer blodet vårt som en buffer for å opprettholde pH. Den viktigste bufferen i blodet vårt er bikarbonat-karbonsyrebufferen , som forhindrer drastiske pH-endringer når CO
toer introdusert. Dette fungerer slik:

{\ce {CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> HCO3^- + H+}}

Her er også en tabell over vanlige buffere.

buffermiddel	pKa _	Nyttig pH-område
Sitronsyre	3,13, 4,76, 6,40	2,1 - 7,4
Eddiksyre	4.8	3,8 - 5,8
KH2PO4 , _ _ _	7.2	6,2 - 8,2
OST	9.3	8.3–10.3
Borate	9.24	8.25 - 10.25

En annen vanlig anvendelse med en organisk forbindelse vil være produksjon av en buffer med eddiksyre. Hvis det er eddiksyre, en svak syre med formelen CH
3COOH , ble en bufferløsning, måtte kombineres med sin konjugatbase CH
3COO−
i form av salt. Den resulterende blandingen kalles en acetatbuffer, som består av CH
3vandig COOH og CH
3vandig COONa . Eddiksyre, sammen med mange andre svake syrer, tjener som nyttige komponenter i buffere i en rekke laboratorieinnstillinger, hver nyttig innenfor sitt eget pH-område.

Et eksempel med en uorganisk forbindelse vil være medisinsk bruk av konjugatbasen av melkesyre kjent som laktat i Ringers løsning laktat og Hartmanns løsning . Melkesyre har formelen C
3H
6ENTEN
6og dens konjugatbase brukes i intravenøse væsker som består av natrium- og kaliumkationer sammen med laktat- og kloridanioner i oppløsning med destillert vann . Disse væskene er vanligvis isotoniske i forhold til menneskeblod og brukes ofte til å øke væskenivået i et system etter alvorlig blodtap på grunn av traumer, kirurgi eller brannskader .

Tabell over syrer og deres konjugerte baser

Flere eksempler på syrer og deres konjugatbaser er angitt nedenfor; legg merke til hvordan de skiller seg med et enkelt proton (H + ion ). Styrken til syren avtar og styrken til konjugatbasen øker over bordet.

Syre	konjugert base
H toF+ Fluoriumion	HF Hydrogenfluorid
Saltsyre HCl	Cl − Kloridion _
H 2 SO 4 Svovelsyre	HSO4 - surt sulfation
HNO 3 Salpetersyre	NO−3 nitration
H 3 O + Hydroniumion _	H2O Vann _ _
HSO-4 surt sulfat	SO4 2 − Sulfation
H 3 PO 4 Fosforsyre	H 2 PO4 - disyre fosfation
CH 3 COOH Eddiksyre	CH 3 COO − Acetation _
HF flussyre	F - Fluorion _
H 2 CO 3 Karbonsyre	HCO3 − Bikarbonation
H 2 S hydrogensulfid	HS − surt sulfidion
H 2 PO4− disyre fosfation	HPO4 2− surt fosfation
NH+4 Ammoniumion	NH3 Ammoniakk _
H 2 O Vann ( pH = 7)	OH - Hydroksydion _
HCO3− syrekarbonation ( bikarbonat) ion av	CO3 2− Karbonation

Tabell over baser og deres konjugerte syrer

I kontrast, her er en tabell over baser og deres konjugerte syrer. På samme måte reduseres motstanden til basen og motstanden til konjugatsyren øker over bordet.

Utgangspunkt	konjugert syre
C toH 5NH to Etylamin	C toH 5NH+ 3etylammoniumion
CH 3NH to metylamin	CH 3NH+ 3metylammoniumion
NH 3 Ammoniakk	NH+ 4ammoniumion _
C 5H 5N Pyridin	C 5H 6N+ pyridinium
C 6H 5NH to Anilin	C 6H 5NH+ 3fenylammoniumion
C 6H 5CO− 2Benzoation	C 6H 6CO to Benzoic
F− fluoridion _	HF Hydrogenfluorid
PO3−4 Fosfation	HPO2−4 surt fosfation
OH − Hydroksydion _	H 2 O Vann (nøytral, pH 7)

Se også

Referanser

↑ Zumdahl, Stephen S., & Zumdahl, Susan A. Chemistry . Houghton Mifflin, 2007,
↑ "Bronsted–Lowry-teori". Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica Online. Encyclopædia Britannica Inc., 2015. Web. 21. april 2015< http://www.britannica.com/EBchecked/topic/80953/Bronsted-Lowry-theory >.