ฐาน: ลักษณะและตัวอย่าง
ฐาน เป็นสารประกอบทางเคมีทั้งหมดที่สามารถรับโปรตอนหรือบริจาคอิเล็กตรอน ในธรรมชาติหรือเทียมมีทั้งฐานอนินทรีย์และอินทรีย์ ดังนั้นพฤติกรรมของมันสามารถมองเห็นได้สำหรับโมเลกุลหรือของแข็งไอออนิก
อย่างไรก็ตามสิ่งที่แตกต่างจากฐานที่เหลือของสารเคมีคือแนวโน้มที่ชัดเจนในการบริจาคอิเล็กตรอนหน้าตัวอย่างเช่นสปีชีส์ที่ยากจนในความหนาแน่นทางอิเล็กทรอนิกส์ เป็นไปได้เฉพาะในกรณีที่คู่อิเล็กทรอนิกส์อยู่ เป็นผลมาจากสิ่งนี้ฐานมีภูมิภาคที่อุดมด้วยอิเล็กตรอน, .-
คุณสมบัติทางประสาทสัมผัสใดบ้างที่อนุญาตให้ระบุฐานได้? พวกเขามักจะเป็นสารกัดกร่อนซึ่งทำให้เกิดการไหม้อย่างรุนแรงผ่านการสัมผัสทางกายภาพ ในเวลาเดียวกันพวกเขามีความรู้สึกเป็นสบู่และพวกเขาละลายไขมันได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ยังมีรสขม
พวกเขาอยู่ที่ไหนในชีวิตประจำวัน แหล่งเชิงพาณิชย์และที่ประจำของฐานเป็นผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดจากผงซักฟอกไปจนถึงสบู่ห้องน้ำ ด้วยเหตุนี้ภาพฟองอากาศที่ลอยอยู่ในอากาศสามารถช่วยเตือนฐานแม้เมื่ออยู่ด้านหลังพวกเขาก็มีปรากฏการณ์ทางเคมีฟิสิกส์มากมายที่เกี่ยวข้อง
ฐานจำนวนมากแสดงคุณสมบัติที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่นบางคนให้ความรู้สึกไม่สบายและมีกลิ่นรุนแรงเช่นเอมีนอินทรีย์ ในทางตรงกันข้ามคนอื่น ๆ เช่นแอมโมเนียกำลังเจาะและระคายเคือง พวกเขายังสามารถของเหลวไม่มีสีหรือของแข็งสีขาวอิออน
อย่างไรก็ตามฐานทั้งหมดมีบางอย่างที่เหมือนกัน: พวกมันทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อผลิตเกลือที่ละลายได้ในตัวทำละลายขั้วโลกเช่นน้ำ
ลักษณะของฐาน
นอกเหนือจากที่กล่าวมาข้างต้นแล้วฐานทั้งหมดควรมีลักษณะพิเศษอะไรบ้าง? พวกเขาสามารถรับโปรตอนหรือบริจาคอิเล็กตรอนได้อย่างไร คำตอบอยู่ที่อิเลคโตรเนกาติวีตี้ของอะตอมของโมเลกุลหรือไอออน และในบรรดาทั้งหมดนั้นออกซิเจนเป็นส่วนใหญ่โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพบว่าเป็นไอออนออกซิล
พวกเขาปล่อย OH-
เริ่มต้นด้วย OH- สามารถพบได้ในสารประกอบหลายชนิดส่วนใหญ่ในไฮดรอกไซด์โลหะเนื่องจากใน บริษัท ของโลหะมีแนวโน้มที่จะ "โปรตอน" โปรตอนเพื่อก่อตัวเป็นน้ำ ดังนั้นฐานอาจเป็นสารใด ๆ ที่ปล่อยไอออนนี้ในสารละลายผ่านสมดุลของการละลาย:
M (OH) 2 M2 + + 2OH-
ถ้าไฮดรอกไซด์นั้นละลายได้มากดุลยภาพจะถูกแทนที่ไปทางขวาของสมการทางเคมีโดยสิ้นเชิง ในทางกลับกัน M (OH) 2 เป็นฐานที่อ่อนแอเนื่องจากมันไม่ปล่อยประจุ OH ทั้งหมดในน้ำ เมื่อมีการผลิต OH- มันสามารถแก้กรดใด ๆ ที่พบรอบ ๆ มัน:
OH- + HA => A- + H 2 O
ดังนั้น OH-deprotonates กรด HA จะเปลี่ยนเป็นน้ำ ทำไม? เนื่องจากอะตอมของออกซิเจนนั้นมีอิเลคโตรเนกาติตี้มากและมีความหนาแน่นของอิเลคทรอนิคส์มากเกินไปเนื่องจากประจุลบ
O มีอิเล็กตรอนอิสระสามคู่และสามารถบริจาคให้กับอะตอม H ด้วยประจุบวกบางส่วนδ + ในทำนองเดียวกันความมีพลังอันยิ่งใหญ่ของโมเลกุลของน้ำช่วยให้เกิดปฏิกิริยา กล่าวอีกนัยหนึ่ง: H 2 O มีความเสถียรมากกว่า HA และเมื่อเป็นจริงปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางจะเกิดขึ้น
ฐาน conjugated
แล้ว OH- กับ A- ล่ะ ทั้งสองเป็นฐานมีความแตกต่างที่ A- เป็น ฐานผัน ของกรด HA นอกจากนี้ A- ยังเป็นฐานที่อ่อนแอกว่า OH- จากที่นี่ถึงข้อสรุปดังต่อไปนี้: ฐานหนึ่งตอบสนองเพื่อสร้างฐานที่อ่อนแอ
Strong Base + Strong Acid => Weak Base + Weak Acid
ดังที่เห็นได้จากสมการทางเคมีทั่วไปเช่นเดียวกับกรด
A conjugate base A- สามารถ deprotonate โมเลกุลในปฏิกิริยาที่เรียกว่า hydrolysis:
A- + H 2 O HA + OH-
อย่างไรก็ตามไม่เหมือนกับ OH- มันสร้างสมดุลเมื่อทำให้เป็นกลางด้วยน้ำ อีกครั้งเป็นเพราะ A- เป็นฐานที่อ่อนแอกว่ามาก แต่เพียงพอที่จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในค่าความเป็นกรดด่างของสารละลาย
ดังนั้นเกลือทั้งหมดที่มี A- จึงเป็นเกลือพื้นฐาน ตัวอย่างของสิ่งเหล่านี้คือโซเดียมคาร์บอเนต Na 2 CO 3 ซึ่งหลังจากการสลายตัวจะกลายเป็นสารละลายโดยปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส:
CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH-
พวกมันมีอะตอมไนโตรเจนหรือสารที่เป็นตัวดึงดูดความหนาแน่นทางอิเล็กทรอนิกส์
ฐานไม่เพียง แต่เกี่ยวกับของแข็งไอออนิกที่มี OH- แอนไอออนในโครงผลึกของพวกมันเท่านั้น แต่ยังสามารถมีอะตอมของอิเล็กตรอนชนิดอื่นเช่นไนโตรเจน ฐานชนิดนี้เป็นของเคมีอินทรีย์และที่พบมากที่สุดคือเอมีน
กลุ่มเอมีนคืออะไร? R-NH 2 ในอะตอมไนโตรเจนมีคู่อิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่มีการแบ่งปันซึ่งสามารถเช่น OH-, deprotonate โมเลกุลของน้ำ:
R-NH 2 + H 2 O RNH 3 + + OH-
ดุลยภาพนั้นย้ายไปทางซ้ายมากเนื่องจากเอมีนถึงแม้ว่าพื้นฐานนั้นอ่อนแอกว่า OH- มาก โปรดทราบว่าปฏิกิริยาคล้ายกับที่ให้ไว้กับโมเลกุลแอมโมเนีย:
NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH-
เฉพาะเอมีนเท่านั้นที่ไม่สามารถสร้างประจุบวกได้ NH 4 +; แม้ว่า RNH 3 + จะเป็นแอมโมเนียมไอออนบวกที่มี monosubstitution
และสามารถทำปฏิกิริยากับสารประกอบอื่น ๆ ได้หรือไม่? ใช่กับทุกคนที่มีไฮโดรเจนที่เป็นกรดเพียงพอแม้ว่าปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ นั่นคือมีนเอมีนที่แข็งแรงเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยาโดยไม่สร้างสมดุล ในทำนองเดียวกันเอมีนสามารถบริจาคคู่อิเล็กตรอนของพวกเขาให้กับสายพันธุ์อื่น ๆ กว่า H (เช่นอัลคิลอนุมูล: -CH 3 )
เบสที่มีกลิ่นหอม
เอมีนยังสามารถมีวงแหวนที่มีกลิ่นหอม ถ้าคู่อิเล็กตรอนสามารถ "หลงทาง" ในวงแหวนได้เพราะมันดึงดูดความหนาแน่นทางอิเล็คทรอนิคส์ความพื้นฐานก็จะลดลง ทำไม? เนื่องจากคู่ภาษาท้องถิ่นที่มีการแปลมากขึ้นอยู่ภายในโครงสร้างยิ่งเร็วมันจะตอบสนองกับสายพันธุ์ที่อิเล็กตรอนไม่ดี
ตัวอย่างเช่น NH 3 นั้นเป็นพื้นฐานเพราะคู่อิเล็กตรอนไม่มีที่ไหนเลยที่จะไป ในทำนองเดียวกันมันเกิดขึ้นกับเอมีนไม่ว่าจะเป็นปรมาจารย์ (RNH 2 ) รอง (R 2 NH) หรือตติยภูมิ (R 3 N) สิ่งเหล่านี้เป็นพื้นฐานมากกว่าแอมโมเนียเพราะนอกเหนือไปจากข้างบนแล้วไนโตรเจนยังดึงดูดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนที่สูงขึ้นขององค์ประกอบย่อย R ซึ่งจะเพิ่มขึ้นδ-
แต่เมื่อมีแหวนหอมคู่นี้สามารถเข้าสู่เสียงสะท้อนภายในทำให้เป็นไปไม่ได้ที่จะมีส่วนร่วมในการก่อตัวของการเชื่อมโยงกับ H หรือสายพันธุ์อื่น ๆ ดังนั้นเอมีนอะโรมาติกมีแนวโน้มที่จะน้อยกว่าพื้นฐานเว้นแต่คู่อิเล็กตรอนยังคงจับจ้องอยู่กับไนโตรเจน (เช่นเดียวกับโมเลกุล pyridine)
เปลี่ยนตัวบ่งชี้ที่เป็นกรดเบสให้มีค่า pH สูง
ผลที่ตามมาทันทีของฐานคือละลายในตัวทำละลายใด ๆ และในที่ที่มีตัวบ่งชี้กรดเบสพวกมันจะได้สีที่สอดคล้องกับค่าพีเอชสูง
กรณีที่รู้จักกันดีที่สุดคือของฟีนอฟทาลีน ที่ค่า pH สูงกว่า 8 วิธีการแก้ปัญหาด้วยฟีนอฟทาลีนที่ฐานเพิ่มถูกย้อมด้วยสีแดงที่รุนแรง การทดสอบเดียวกันสามารถทำซ้ำได้ด้วยตัวบ่งชี้ที่หลากหลาย
ตัวอย่างของฐาน
NaOH
โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นหนึ่งในฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก แอปพลิเคชั่นของมันนั้นนับไม่ถ้วน แต่ในหมู่พวกมันสามารถกล่าวถึงการใช้ซาพอนิฟิทไขมันบางชนิดและผลิตเกลือพื้นฐานของกรดไขมัน (สบู่)
CH 3 OCH 3
โครงสร้างอะซิโตนอาจดูเหมือนจะไม่ยอมรับโปรตอน (หรือบริจาคอิเล็กตรอน) และมันก็ทำเช่นนั้นแม้ว่ามันจะเป็นฐานที่อ่อนแอมาก นี่เป็นเพราะอะตอมของอิเล็กตรอนดึงดูดกลุ่มเมฆอิเล็กทรอนิกส์ของกลุ่ม CH 3 เน้นการมีอยู่ของคู่อิเล็กตรอนสองตัว (: O :)
อัลคาไลไฮดรอกไซด์
นอกเหนือจาก NaOH แล้วไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลยังเป็นฐานที่แข็งแกร่ง (ยกเว้น LiOH) ดังนั้นในฐานอื่น ๆ ดังต่อไปนี้:
-KOH: โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์หรือโปแตชกัดกร่อนเป็นหนึ่งในฐานที่ใช้มากที่สุดในห้องปฏิบัติการหรือในอุตสาหกรรมเนื่องจากมีอำนาจในการล้างไขมันที่ดี
-RbOH: รูบิเดียมไฮดรอกไซด์
-CsOH: ซีเซียมไฮดรอกไซด์
-FROH: Frenchium hydroxide ซึ่งมีการสันนิษฐานเบื้องต้นว่ามีความแข็งแกร่งที่สุดเท่าที่เคยมีมา
ฐานอินทรีย์
-CH 3 CH 2 NH 2 : ethylamine
-LiNH 2 : ลิเธียมเอไมด์ ร่วมกับโซเดียมเอไมด์ NaNH 2 เป็นหนึ่งในฐานอินทรีย์ที่แข็งแกร่งที่สุด ในพวกเขา amiduro anion, NH 2 - เป็นฐานที่ deprotonates น้ำหรือทำปฏิกิริยากับกรด
-CH 3 ONa: โซเดียม methoxide ที่นี่ฐานคือ CH 3 O- แอนไอออนซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อผลิตเมทานอล CH 3 OH
- น้ำยารีเอเจนต์ Grignard: พวกเขามีอะตอมโลหะและฮาโลเจน RMX สำหรับกรณีนี้อนุมูลอิสระ R เป็นฐาน แต่ไม่ใช่เพราะมันจับไฮโดรเจนกรด แต่เพราะมันให้อิเล็กตรอนคู่ที่มันมีส่วนร่วมกับอะตอมโลหะ ตัวอย่างเช่น: ethylmagnesium bromide, CH 3 CH 2 MgBr พวกมันมีประโยชน์มากในการสังเคราะห์สารอินทรีย์
NaHCO 3
โซเดียมไบคาร์บอเนตใช้ในการต่อต้านกรดในสภาวะที่ไม่รุนแรงเช่นภายในปากเป็นสารเติมแต่งในยาสีฟัน
