弱塩基は、水溶液中の電子の解離を寄付するために少し傾向、またはプロトンを受容して種です。その特性が分析されるプリズムは、いくつかの有名な科学者の研究から生じる定義によって支配されています。
たとえば、Bronsted-Lowryの定義によれば、弱塩基は水素イオンH +を非常に可逆的な(またはヌル)方法で受け入れるものです。H 2 Oの水分子はH +を周囲の塩基に寄付するものです。水の代わりにそれが弱酸HAである場合、弱塩基はそれをほとんど中和できません。
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強塩基は環境中のすべての酸を中和するだけでなく、有害な(そして致命的な)結果を伴う他の化学反応にも関与する可能性があります。
乳マグネシア、リン酸塩タブレット、重炭酸ナトリウムなどの弱塩基が制酸剤として使用されているのはこのためです(上の画像)。
すべての弱塩基は、共通して、分子またはイオン上に電子対または安定化された負電荷が存在します。したがって、CO 3が- OHと比較して弱い塩基であります- 。OHが最も少ない塩基-解離(Arrenhiusの定義)で最も弱い塩基になります。
解離
弱塩基はBOHまたはBと書くことができます。液相の両方の塩基で次の反応が発生すると解離すると言われます(気体または固体でさえ発生する可能性があります)。
BOH <=> B + + OH -
B + H 2 O <=> HB + + OH -
両方の反応が異なって見えるかもしれないが、彼らはOHの生産を持っていることに注意してください-一般的に。さらに、2つの解離は平衡を確立するため、不完全です。つまり、実際に解離する塩基の割合はわずかです(これは、NaOHやKOHなどの強塩基では起こりません)。
塩基についてArrenhius定義により密接に最初の反応「スティック」:イオン種を与えるために、水中で解離、特にヒドロキシルアニオンOH - 。
一方、Bはプロトン化されているか、水からH +を受け入れるため、2番目の反応はブレンステッド-ローリーの定義に従います。
ただし、2つの反応は、平衡を確立すると、弱塩基解離と見なされます。
アンモニア
アンモニアはおそらく最も一般的な弱塩基です。水中でのその解離の概要は次のとおりです。
NH 3(水溶液)+ H 2 O(L)<=> NH 4 +(水溶液)+ OH -(aq)で
したがって、NH 3は「B」で表される塩基のカテゴリに分類されます。
アンモニア解離定数K bは、次の式で与えられます。
K b = /
これは、水中25°Cで約1.8 x 10 -5です。次に、そのpK bを計算します。
pK b =-log K b
= 4.74
NH 3の解離では、水からプロトンを受け取るため、ブレンステッド・ローリーによれば、水は酸と見なすことができます。
式の右辺で形成される塩は、水酸化アンモニウムNH 4 OHで、水に溶解し、アンモニア水にすぎません。水への溶解がイオンを生成NH:これは、ベース用Arrenhius定義がアンモニアで満たされているのはこのためである4 + OHおよび- 。
NH 3は、窒素原子上にある非共有電子のペアを寄付することができます。ここで、ベースのルイス定義が出てきます。
計算例
弱塩基メチルアミン(CH 3 NH 2)の水溶液の濃度は次のとおりです。解離前= 0.010M。解離後= 0.008M。
K b、pK b、pH、およびイオン化率を計算します。
K b
まず、水中でのその解離の方程式を記述しなければなりません。
CH 3 NH 2(水溶液)+ H 2 O(L)<=> CH 3 NH 3 +(水溶液)+ OH -(aq)で
K bの数式に続いて
K b = /
平衡状態では、=。これらのイオンはCH 3 NH 2の解離に由来するため、これらのイオンの濃度は、解離前後のCH 3 NH 2の濃度の差によって与えられます。
解離 = 初期 - 平衡
解離 = 0.01 M-0.008 M
= 0.002 M
したがって、= = 2∙10 -3 M
K b =(2∙10 -3)2 M /(8∙10 -2)M
= 5∙10 -4
pK b
計算されたK b、pK bを決定するのは非常に簡単
pK b =-ログKb
pK b =-log 5∙10 -4
= 3,301
pH
pHを計算するには、水溶液であるため、まずpOHを計算し、14から差し引く必要があります。
pH = 14-pOH
pOH =-ログ
OHので-濃度は既に知られている、計算は簡単です
pOH = -log 2∙10 -3
= 2.70
pH = 14-2.7
= 11.3
電離率
それを計算するには、どれだけの塩基が解離したかを決定する必要があります。これは前のポイントですでに行われているため、次の方程式が適用されます。
(/ °)x 100%
ここで、°は塩基の初期濃度、およびその共役酸の濃度です。次に計算:
電離率=(2∙10 -3 / 1∙10 -2)x 100%
= 20%
プロパティ
-弱いアミンベースは特徴的な苦味があり、魚に存在し、レモンを使用して中和されています。
-解離定数が低いため、水溶液中のイオン濃度が低くなります。このため、電気の良い導体ではありません。
-水溶液では中程度のアルカリ性pHが発生するため、リトマス紙の色が赤から青に変わります。
-主にアミン(弱い有機塩基)です。
-いくつかは強酸の共役塩基です。
-弱い分子ベースはH +と反応することができる構造を含んでいます。
例
アミン
-メチルアミン、CH 3 NH 2、Kb = 5.0∙10 -4、pKb = 3.30
-ジメチルアミン、(CH 3)2 NH、Kb = 7.4∙10 -4、pKb = 3.13
-トリメチルアミン、(CH 3)3 N、Kb = 7.4∙10 -5、pKb = 4.13
-ピリジン、C 5 H 5 N、Kb = 1.5∙10 -9、pKb = 8.82
-アニリン、C 6 H 5 NH 2、Kb = 4.2 * 10 -10、pKb = 9.32
窒素塩基
窒素含有塩基アデニン、グアニン、チミン、シトシン、ウラシルは、遺伝的伝達に関する情報が存在する、核酸(DNAおよびRNA)のヌクレオチドの一部であるアミノ基を持つ弱塩基です。
たとえば、アデニンは、生物の主要なエネルギー貯蔵庫であるATPなどの分子の一部です。さらに、アデニンは、多数の酸化物還元反応に関与するフラビンアデニルジヌクレオチド(FAD)やニコチンアデニルジヌクレオチド(NAD)などの補酵素に存在します。
共役塩基
弱塩基以下、またはそれのような機能を果たすことができるが、塩基性の順に配置されている:NH 2 > OH - > NH 3 > CN - > CH 3 COO - > F - > NO 3 - >のCl - > Brで- > I - >のClO 4 -。
所定のシーケンスにおける水素酸の共役塩基の位置は、酸の強度が大きいほど、その共役塩基の強度が低くなることを示します。
例えば、陰イオンIは、- NHながら、非常に弱い塩基である2が直列で最強です。
一方、最後に、一部の一般的な有機塩基の塩基性は、アルコキシド>脂肪族アミン≈フェノキシド>カルボン酸塩=芳香族アミン≈複素環式アミンのように配置できます。
参考文献
- ウィッテン、デイビス、ペック、スタンリー。(2008)。化学。(第8版)。CENGAGEラーニング。
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