ОСНОВИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2025

В основите са всички тези химични съединения, които могат да даряват електрони или приемат протони. В природата или изкуствено има както неорганични, така и органични основи. Следователно неговото поведение може да се предвиди за много йонни молекули или твърди вещества.

Обаче, това, което отличава базата от останалите химически вещества, е нейната подчертана склонност към даряване на електрони в сравнение например с видове с лоша електронна плътност. Това е възможно само ако се намира електронната двойка. В резултат на това базите имат богати на електрон области региони δ-.

Сапуните са слаби основи, образувани при реакцията на мастни киселини с натриев хидроксид или калиев хидроксид.

Какви органолептични свойства позволяват идентифициране на основите? Те обикновено са каустични вещества, които причиняват тежки изгаряния при физически контакт. В същото време те имат сапунен допир и лесно разтварят мазнините. Освен това ароматите му са горчиви.

Къде са те в ежедневието? Търговски и рутинен източник на фондации са почистващи продукти, от почистващи препарати до сапуни за ръце. Поради тази причина изображението на някои мехурчета, окачени във въздуха, може да помогне да запомните основите, въпреки че зад тях има много физикохимични явления.

Много бази проявяват напълно различни свойства. Например, някои имат неприятни и силни миризми, като органични амини. Други, от друга страна, като амоняк, са проникващи и дразнещи. Те също могат да бъдат безцветни течности или йонни бели твърди вещества.

Въпреки това, всички бази имат едно общо нещо: те реагират с киселини, за да се получат разтворими соли в полярни разтворители, като вода.

Характеристики на основите

Сапунът е основа

Освен споменатото вече, какви специфични характеристики трябва да имат всички основи? Как могат да приемат протони или да дават електрони? Отговорът се крие в електроотрицателността на атомите на молекулата или йона; и сред всички тях преобладава кислородът, особено когато се намира като хидроксилен йон, OH ^-.

Физични свойства

Основите имат кисел вкус и с изключение на амоняка са без мирис. Текстурата му е хлъзгава и има способността да променя цвета на лакмусовата хартия в син, метил оранжев на жълт и фенолфталеин в лилав.

Здравина на основа

Основите се класифицират в силни и слаби бази. Силата на базата е свързана с нейната константа на равновесие, поради което в случая на базите тези константи се наричат ​​константи на основата Kb.

По този начин силните основи имат постоянна основна константа, така че те са склонни да се дисоциират напълно. Примери за тези киселини са алкали като натриев или калиев хидроксид, чиито константи на основност са толкова големи, че не могат да бъдат измерени във вода.

От друга страна, слаба основа е тази, чиято константа на дисоциация е ниска, така че е в химическо равновесие.

Примери за това са амоняк и амини, чиито киселинни константи са от порядъка на 10 ^-4. Фигура 1 показва различните константи на киселинност за различни бази.

Основни константи на дисоциация.

pH по-голямо от 7

PH скалата измерва нивото на алкалност или киселинност на разтвор. Скалата варира от нула до 14. А pH по-малко от 7 е киселинно. PH по-голямо от 7 е основно. Midpoint 7 представлява неутрално pH. Неутралният разтвор не е нито кисел, нито алкален.

PH скалата се получава като функция от концентрацията на Н ⁺ в разтвора и е обратно пропорционална на това. Основите, намалявайки концентрацията на протони, повишават pH на разтвора.

Способност за неутрализиране на киселини

Арений в своята теория предлага киселините, бидейки способни да генерират протони, да реагират с хидроксила на основите, за да образуват сол и вода по следния начин:

HCl + NaOH → NaCl + H ₂ O.

Тази реакция се нарича неутрализация и е в основата на аналитичната техника, наречена титруване.

Капацитет за намаляване на оксида

Като се има предвид способността им да произвеждат заредени видове, базите се използват като среда за пренос на електрон при редокс-реакции.

Основите също имат тенденция към окисляване, тъй като имат способността да даряват свободни електрони.

Основите съдържат OH-йони. Те могат да действат за даряване на електрони. Алуминият е метал, който реагира с основи.

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

Те не корозират много метали, тъй като металите са склонни да губят, отколкото да приемат електрони, но основите са силно корозивни за органични вещества като тези, които съставляват клетъчната мембрана.

Тези реакции обикновено са екзотермични, което води до тежки изгаряния при контакт с кожата, така че с този тип вещества трябва да се работи внимателно. Фигура 3 е индикаторът за безопасност, когато веществото е корозивно.

Маркиране на корозивни вещества.

Пускат ОХ

Като начало, ОН ^- може да присъства в много съединения, главно в метални хидроксиди, тъй като в компанията на метали има тенденция да "отнема" протоните, за да образува вода. По този начин база може да бъде всяко вещество, което освобождава този йон в разтвор чрез равновесие на разтворимост:

M (OH) ₂ <=> M ²⁺ + 2OH ^-

Ако хидроксидът е много разтворим, равновесието е напълно изместено вдясно от химичното уравнение и говорим за силна основа. M (OH) ₂, от друга страна, е слаба основа, тъй като не освобождава напълно своите OH ^- йони във водата. След ОН ^- се произвежда може да неутрализира всяка киселина, която е около него:

OH ^- + HA => А ^- + H ₂ O

И така ОН ^- депротона на киселината НА да се трансформира във вода. Защо? Тъй като кислородният атом е много електроотрицателен и освен това има излишна електронна плътност поради отрицателния заряд.

О има три чифта свободни електрони и може да дари всеки един от тях на частично положително заредения Н атом, δ +. Също така, голямата енергийна стабилност на водната молекула благоприятства реакцията. С други думи: H ₂ O е много по-стабилен от НА, и когато това е вярно реакцията на неутрализация ще се случи.

Конюгиращи основи

А какво ще кажете за OH ^- и A ^- ? И двете са основи, с разликата, че А ^- е конюгираната основа на киселина НА. Също така, A ^- е много по-слаба база от OH ^-. Оттук се стига до следното заключение: база реагира, за да генерира по-слаба.

База _силна + киселинна _силна => Основна _слаба + киселинна _слаба

Както се вижда от общото химично уравнение, същото важи и за киселините.

Конюгат основа А ^- може да депротонира молекула в реакция, известна като хидролиза:

A ^- + H ₂ O <=> HA + OH ^-

Въпреки това, за разлика от ОН ^-, той установява равновесие, когато се неутрализира с вода. Отново това е така, защото А ^- е много по-слаба база, но достатъчно, за да предизвика промяна в pH на разтвора.

Следователно, всички онези соли, които съдържат А ^- са известни като основни соли. Един пример от тях е натриев карбонат, натриев ₂ CO ₃, който след разтваряне basifies разтвора чрез реакцията на хидролиза:

CO ₃ ^2– + H ₂ O <=> HCO ₃ ^- + OH ^-

Те имат азотни атоми или заместители, които привличат електронна плътност

Основа са не само йонните твърди частици с OH ^- аниони в кристалната му решетка, но могат да имат и други електроотрицателни атоми като азот. Тези видове основи принадлежат към органичната химия, а сред най-разпространените са амини.

Какво представлява аминовата група? R-NH ₂. На азотния атом има неразделена електронна двойка, която може, подобно на OH ^-, да депротонира водна молекула:

RNH ₂ + H ₂ O <=> RNH ₃ ⁺ + OH ^-

Равновесието е далеч вляво, тъй като аминът, макар и основен, е много по-слаб от OH ^-. Обърнете внимание, че реакцията е подобна на тази за амонячната молекула:

NH ₃ + H ₂ O <=> NH ₄ ⁺ + OH ^-

Само че амините не може да се образува катион, NH ₄ ⁺; въпреки RNH ₃ ⁺ е амониев катион с монозаместване.

И може ли да реагира с други съединения? Да, с всеки, който има достатъчно кисел водород, дори ако реакцията не протича напълно. Тоест, само много силен амин реагира, без да се установи равновесие. По същия начин, амини могат да даряват им двойка електрони към видове, различни от Н (като алкилови радикали: -CH ₃).

Основи с ароматни пръстени

Амините също могат да имат ароматни пръстени. Ако двойката му електрони може да бъде "загубена" вътре в пръстена, тъй като пръстенът привлича плътност на електрон, тогава неговата основна стойност ще намалее. Защо? Тъй като колкото по-локализирана е тази двойка в структурата, толкова по-бързо ще реагира с бедни на електронни видове.

Например NH ₃ е основен, защото двойката му електрони няма къде да отиде. Същото се случва с амини, независимо дали са първични (RNH ₂), средно (R ₂ NH) или третичен (R ₃ N). Те са по-основни от амоняка, тъй като в допълнение към току-що обясненото, азотът привлича по-висока електронна плътност на R заместителите, като по този начин увеличава δ-.

Но когато има ароматен пръстен, споменатата двойка може да влезе в резонанс вътре, което прави невъзможно участието във формирането на връзки с Н или други видове. Следователно, ароматните амини обикновено са по-малко основни, освен ако електронната двойка не остане фиксирана върху азот (както при молекулата на пиридина).

Примери за бази

NaOH

Натриевият хидроксид е една от най-широко използваните бази в световен мащаб. Приложенията му са безброй, но сред тях можем да споменем употребата му за осапуняване на някои мазнини и по този начин да произвежда основни соли на мастни киселини (сапуни).

СН

Структурно ацетонът може да не приема протони (или дарява електрони), но въпреки това е, въпреки че е много слаба основа. Това е така, защото електроотрицателна О атом привлича електрони облаците на CH ₃ групи, акцентира присъствието на двата си двойки електрони (: О:).

Алкални хидроксиди

Освен NaOH, хидроксидите на алкални метали също са силни основи (с лекото изключение на LiOH). Следователно, сред другите бази има следното:

-KOH: калиев хидроксид или каустичен поташ, той е една от най-широко използваните бази в лабораторията или в промишлеността, поради голямата си обезмаслител.

-RbOH: рубидиев хидроксид.

-CsOH: цезиев хидроксид.

-FrOH: франциев хидроксид, чиято основна теоретична теория се предполага, че е една от най-силните досега известни.

Органични основи

-СН ₃ СН ₂ NH ₂: етиламин.

-LiNH ₂: литиев амид. Заедно с натриевия амид, NaNH ₂, те са една от най-силните органични основи. В тях амид анион, NH ₂ ^- е основата, която deprotonates вода или реагира с киселини.

-СН ₃ ONa: натриев метоксид. Тук основата е анион СН ₃ О ^-, който може да реагира с киселини до получаване на метанол, CH ₃ OH.

-Реагентите на Grignard: те имат метален атом и халоген, RMX. В този случай радикалът R е основата, но не точно защото отнема киселинен водород, а защото се отказва от двойката си електрони, които споделя с металния атом. Например: етилмагнезиев бромид, CH ₃ CH ₂ MgBr. Те са много полезни в органичния синтез.

разтвор на натриев бикарбонат

Содата за хляб се използва за неутрализиране на киселинността при леки условия, например вътре в устата като добавка в пастите за зъби.

Препратки

1. Merck KGaA. (2018). Органични основи. Взета от: sigmaaldrich.com
2. Wikipedia. (2018). Основи (химия). Взета от: es.wikipedia.org
3. Химия 1010. Киселини и основи: какви са те и къде се намират., Взета от: cactus.dixie.edu
4. Киселини, основи и рН скала. Взето от: 2.nau.edu
5. Групата на Боднър. Определения на киселини и основи и ролята на водата. Взета от: chemed.chem.purdue.edu
6. Химия LibreTexts. Основи: Свойства и примери. Взета от: chem.libretexts.org
7. Шивър и Аткинс. (2008 г.). Неорганична химия. В киселини и основи. (четвърто издание). Mc Graw Hill.
8. Хелменстин, Тод. (04 август 2018 г.). Имена на 10 бази. Възстановено от: thinkco.com