ALAPOK: JELLEMZŐK ÉS PÉLDÁK - KÉMIA - 2026

Az alapok azok a kémiai vegyületek, amelyek elektronokat adhatnak vagy protonokat képesek elfogadni. A természetben vagy mesterségesen vannak mind szervetlen, mind szerves bázisok. Ezért viselkedése számos ionos molekula vagy szilárd anyag esetében megjósolható.

A bázist megkülönbözteti a többi kémiai anyagtól azonban az, hogy kifejezetten hajlamos az elektronok adományozására, összehasonlítva például az elektronsűrűséggel gyenge fajokkal. Ez csak akkor lehetséges, ha az elektronikus pár megtalálható. Ennek következménye, hogy a bázisok elektronban gazdag régiók, δ-.

A szappanok gyenge bázisok, amelyek a zsírsavak nátrium-hidroxiddal vagy kálium-hidroxiddal történő reakciójával alakulnak ki.

Milyen érzékszervi tulajdonságok teszik lehetővé a bázisok azonosítását? Általában maró hatású anyagok, amelyek fizikai érintkezés révén súlyos égési sérüléseket okoznak. Ugyanakkor szappanos jellegűek és könnyen oldják a zsírokat. Továbbá íze keserű.

Hol vannak a mindennapi életben? Az alapok kereskedelmi és rutin forrása a tisztítószerek, a mosószerektől a kézszappanokig. Ezért néhány, a levegőben felfüggesztett buborék képe segíthet a bázisok emlékezésében, bár mögöttük sok fizikai-kémiai jelenség jár.

Sok bázis teljesen különböző tulajdonságokkal rendelkezik. Például néhányuknak rossz és erős szaga van, például szerves aminok. Másrészt viszont mások, például az ammónia, áthatolnak és irritálnak. Lehetnek színtelen folyadékok vagy ionos fehér szilárd anyagok.

Mindegyik bázisnak azonban van egy közös tulajdonsága: savakkal reagálva oldódó sókat képeznek poláris oldószerekben, például vízben.

Az alapok jellemzői

A szappan alap

A már említetteken kívül milyen jellemzőkkel kell rendelkeznie az összes alapnak? Hogyan tudnak protoneket elfogadni vagy elektronokat adományozni? A válasz a molekula vagy az ion atomjainak elektronegativitásában rejlik; és az összes közülük, az oxigén a túlsúlyban, különösen, ha megállapítást nyer, mint egy hidroxilion, OH ^-.

Fizikai tulajdonságok

A bázisok savanyú ízűek és az ammónia kivételével szagtalanok. Textúrája csúszós és képes megváltoztatni a lakmuszpapír színét kékre, metilnarancsról sárgare és fenolftaleint lila színre.

Az alap szilárdsága

Az alapokat erős és gyenge alapokba soroljuk. Egy bázis szilárdsága az egyensúlyi állandójával függ össze, ezért bázisok esetében ezeket az állandókat Kb bázissági állandóknak nevezzük.

Így az erős bázisok nagy bázikus állandóval rendelkeznek, így hajlamosak teljes mértékben disszociálni. Ezekre a savakra példaként említhetők lúgok, például nátrium- vagy kálium-hidroxid, amelyek bázikus állandósága olyan nagy, hogy vízben nem mérhető.

Másrészt a gyenge bázis az, amelynek disszociációs állandója alacsony, tehát kémiai egyensúlyban van.

Ezekre példa az ammónia és aminok, amelyek savállandója ^10–4. Az 1. ábra a különféle bázisok savtartalmának állandóit mutatja.

Bázis disszociációs állandók.

pH = 7

A pH-skála méri az oldat lúgosságát vagy savassági szintjét. A skála nullától 14-ig terjed. A 7-nél alacsonyabb pH savas. 7-nél nagyobb pH-érték bázikus. A 7. középpont semleges pH-t képvisel. A semleges oldat sem savas, sem lúgos.

A pH-skálát az oldatban a H ⁺ koncentráció függvényében kapjuk meg, és ezzel fordítva arányos. A bázisok a protonok koncentrációjának csökkentésével növelik az oldat pH-ját.

Savak semlegesítésének képessége

Arrhenius elméletében azt javasolja, hogy a savak protonok létrehozására reagáljanak a bázisok hidroxilcsoportjával, sót és vizet képezve a következő módon:

HCl + NaOH → NaCl + H ₂ O.

Ezt a reakciót semlegesítésnek nevezzük, és ez a titrálásnak nevezett analitikai módszer alapja.

Oxid redukciós képesség

Tekintettel arra, hogy képesek töltött fajok előállítására, a bázisokat közegként használják az elektron transzferredox reakciói során.

Az bázisok hajlamosak oxidálódni, mivel képesek szabad elektronokat adományozni.

Az alapok OH-ionokat tartalmaznak. Tudnak elektronokat adományozni. Az alumínium egy olyan fém, amely reagál az alapokkal.

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

Nem korrodálnak sok fémet, mivel a fémek inkább elveszítik, mint elfogadják az elektronokat, de az alapok rendkívül korrozív szerves anyagokkal szemben, mint például azok, amelyek képezik a sejtmembránt.

Ezek a reakciók általában exoterm jellegűek, és a bőrrel érintkezve súlyos égési sérüléseket okoznak, ezért az ilyen típusú anyagokat óvatosan kell kezelni. A 3. ábra a biztonsági mutató, ha egy anyag maró hatású.

A maró anyagok jelölése.

Felszabadítják az OH-t

Először is, az OH ^- jelen lehet sok vegyületben, főleg a fémhidroxidokban, mivel a fémek társaságában hajlamos a protonok "felvételére" víz képződésére. Így egy bázis bármilyen anyag lehet, amely ezt az ionot oldja oldatban az oldhatóság egyensúlyán keresztül:

M (OH) ₂ <=> M ²⁺ + 2OH ^-

Ha a hidroxid nagyon jól oldódik, akkor az egyensúly teljesen eltolódik a kémiai egyenlet jobb oldalán, és egy erős bázist beszélünk. M (OH) ₂, a másik viszont, egy gyenge bázis, mivel nem teljesen engedje a OH ^- ionok a vízbe. Miután az OH ^- keletkezik akkor a sav semlegesítésére, amely körül:

OH ^- + HA => A ^- + H ₂ O

És így az OH ^- deprotonálja a sav savjává, hogy vízré alakuljon. Miért? Mivel az oxigénatom nagyon elektronegatív, és a negatív töltés miatt túlzott elektronikus sűrűséggel is rendelkezik.

Az O-nak három pár szabad elektronja van, és ezek közül bármelyiket adományozhat a részlegesen pozitív töltésű H-atomra, δ +. A vízmolekula nagy energiastabilitása szintén kedvez a reakciónak. Más szavakkal: H ₂ O sokkal stabilabb, mint a HA, és amikor ez igaz a semlegesítési reakció végbemegy.

Konjugált bázisok

És mi a helyzet OH ^- és A ^- ? Mindkettő bázis, azzal a különbséggel, hogy A ^- a savas sav konjugált bázisa. Ezenkívül A ^- sokkal gyengébb bázis, mint OH ^-. Innentől a következő következtetésre jutott: egy bázis reagál, hogy gyengébbet generáljon.

Alap _erős + sav _erős => Alap _gyenge + sav _gyenge

Amint az az általános kémiai egyenletből kitűnik, ugyanez vonatkozik a savakra.

A konjugált bázis ^- deprotonálhatja a molekulát hidrolízis néven ismert reakcióban:

A ^- + H ₂ O <=> HA + OH ^-

Mindazonáltal, ellentétben a OH ^-, az csupán egy egyensúlyi, amikor vízzel semlegesítjük. Ismét azért van, mert A ^- sokkal gyengébb bázis, de elegendő ahhoz, hogy az oldat pH-ját megváltoztassa.

Ezért minden olyan sókat, amelyek tartalmaznak egy ^- ismert a bázikus sókat. Egy példa ezek a nátrium-karbonát, Na ₂ CO ₃, amely oldása után basifies át az oldatot a hidrolízis reakciót:

CO ₃ ^2– + H ₂ O <=> HCO ₃ ^- + OH ^-

Nitrogénatomokkal vagy szubsztituensekkel rendelkeznek, amelyek vonzzák az elektronsűrűséget

A bázis nem csak ionos szilárd anyagot OH ^- anionok azok kristályrácsban, de ők is más elektronegatív, például nitrogénatomot. Az ilyen típusú bázisok a szerves kémiához tartoznak, és a legelterjedtebbek az aminok.

Mi az aminocsoport? R-NH ₂. A nitrogénatomon egy meg nem osztott elektronpár van, amely, mint OH ^-, deprotonálhat egy vízmolekulát:

RNH ₂ + H ₂ O <=> RNH ₃ ⁺ + OH ^-

Az egyensúly messze balra van, mivel az amin, bár bázikus, sokkal gyengébb, mint OH ^-. Vegye figyelembe, hogy a reakció hasonló az ammónia-molekula reakciójához:

NH ₃ + H ₂ O <=> NH ₄ ⁺ + OH ^-

Csak, hogy az aminokat nem képezheti a kation, NH ₄ ⁺; Bár RNH ₃ ⁺ a ammóniumkation egy monoszubsztituenst.

És képes-e reagálni más vegyületekkel? Igen, bárkivel, akinek elegendő savas hidrogénje van, még akkor is, ha a reakció nem fordul elő teljesen. Vagyis csak egy nagyon erős amin reagál anélkül, hogy egyensúlyt teremtne. Hasonlóképpen, aminok adományoz az elektronpárt hogy eltérő fajok H (például alkil-csoportok: -CH ₃).

Aromás gyűrűkkel rendelkező bázisok

Az aminok aromás gyűrűket is tartalmazhatnak. Ha elektronpárja elveszíthető a gyűrűben, mivel a gyűrű vonzza az elektronsűrűséget, akkor bázissága csökken. Miért? Mivel minél lokalizáltabb a pár a szerkezeten belül, annál gyorsabban reagál az elektronszegény fajokkal.

Például az NH ₃ alapvető, mert elektronpárja sehova nem megy. Ugyanez történik aminokkal, függetlenül attól, hogy az elsődleges (RNH ₂), szekunder (R ₂ NH) vagy tercier (R ₃ N). Ezek alapvetőek, mint az ammónia, mivel a fentiekben kifejtettek mellett a nitrogén az R szubsztituensek nagyobb elektronikus sűrűségét vonzza, ezáltal növeli a δ-.

De amikor van aromás gyűrű, az említett pár rezonanciát válthat be benne, így lehetetlenné válik a H vagy más fajokkal való kötés kialakulásában való részvétel. Ezért az aromás aminok kevésbé bázikusak, hacsak az elektronpárok nem maradnak nitrogénatomon (mint a piridinmolekulánál).

Példák az alapokra

NaOH

A nátrium-hidroxid az egyik legszélesebb körben alkalmazott bázis a világon. Alkalmazása számtalan, de köztük megemlíthetjük bizonyos zsírok elszappanosítását, és így zsírsavak bázikus sóinak (szappanok) előállítását.

CH

Úgy tűnik, hogy az aceton nem fogadja el a protonokat (vagy elektronokat adományoz), bár igen, bár nagyon gyenge bázis. Ennek oka az, hogy az elektronegatív O-atom vonzza a CH ₃ csoportok elektronfelhőit, hangsúlyozva annak két elektronpárjának jelenlétét (: O:).

Lúgos hidroxidok

A NaOH mellett az alkálifém-hidroxidok is erős bázisok (a LiOH enyhe kivételével). Így több bázis között a következők is vannak:

-KOH: kálium-hidroxid vagy maró-kálium, a laboratóriumi vagy az iparban az egyik legszélesebb körben alkalmazott bázis, nagy zsírtalanító képessége miatt.

-RbOH: rubídium-hidroxid.

-CsOH: cézium-hidroxid.

-FrOH: francium-hidroxid, amelynek bázikusságát elméletileg feltételezik, hogy az egyik legerősebb, amit valaha ismertek.

Szerves bázisok

-CH ₃ CH ₂ NH ₂: etil-amin.

-LiNH ₂: lítium-amid. A nátrium-amiddal (NaNH ₂₎ együtt ezek a legerősebb szerves bázisok. A nekik a amid-anionnal, NH ₂ ^- az alapja, hogy a deprotonálódik vízzel vagy savakkal.

-CH ₃ ONa: nátrium-metoxid. Itt a bázis az anion CH ₃ O ^-, amely képes reagálni savakkal, így a metanol, CH ₃ OH.

-A Grignard-reagensek: fématommal és halogénatommal rendelkeznek, RMX. Ebben az esetben az R csoport bázis, de nem azért, mert elveszi a savas hidrogént, hanem azért, mert feladja az elektronpárt, amelyet megoszt a fématommal. Például: etil-magnézium-bromid, CH ₃ CH ₂ MgBr. Nagyon hasznosak a szerves szintézisben.

nátrium-hidrogén

A szódabikarbóna enyhe körülmények között a savasság semlegesítésére szolgál, például a szájban, mint a fogkrém-adalékanyag.

Irodalom

1. Merck KGaA. (2018). Szerves bázisok. Forrás: sigmaaldrich.com
2. Wikipedia. (2018). Bázisok (kémia). Forrás: es.wikipedia.org
3. Kémia 1010. Savak és bázisok: Mik azok és hol találhatók.. Forrás: cactus.dixie.edu
4. Savak, bázisok és a pH-skála. Feltöltve: 2.nau.edu
5. A Bodner-csoport. A savak és bázisok meghatározása, valamint a víz szerepe. Forrás: chemed.chem.purdue.edu
6. Kémia LibreTexts. Alapok: tulajdonságok és példák. Forrás: chem.libretexts.org
7. Shiver és Atkins. (2008). Szervetlen kémia. Savakban és bázisokban. (negyedik kiadás). Mc Graw Hill.
8. Helmenstine, Todd. (2018. augusztus 4.). 10 bázis neve. Helyreállítva: gondolat.com