Hva er sterke baser?

Artículo revisado y aprobado por nuestro equipo editorial, siguiendo los criterios de redacción y edición de YuBrain.


Sterke baser er en svært vanlig klasse av kjemiske forbindelser som er svært nyttige både i industrien og i hjemmet. Dens betydning ligger i det store antallet viktige og tilsynelatende forskjellige kjemiske reaksjoner som kan klassifiseres som syre-base-reaksjoner. I tillegg er de også viktige på grunn av det store antallet reaksjoner hvis reaksjonsmekanisme starter eller involverer, på et tidspunkt i prosessen, en syre-base-reaksjon der basen må være sterk for å reagere med en betydelig svak syre.

Fremover vil vi diskutere hva stiftelser er og hva som gjør en stiftelse sterk. I tillegg skal vi se på eksempler på de mer vanlige sterke basene, samt en kategori med enda sterkere baser kalt superbaser.

grunnleggende konsept

I kjemi er det tre teorier om syre- basereaksjoner , som hver definerer baser på en annen måte:

  • Arrhenius syre-base teorien
  • Brønsted-Lowry syre-base teorien
  • Lewis syre-base teori

Arrhenius baser

Den eldste teorien er Arrhenius, ifølge hvilken en base er et hvilket som helst stoff som er i stand til å frigjøre hydroksidioner når de dissosieres i vandig løsning. I denne forstand innebærer konseptet med Arrhenius-baser at de eneste basene er de ioniske hydroksydene av de forskjellige metallene og metalloidene, som dissosieres i vann i henhold til følgende ligning:

Dissosiasjon av en sterk Arrhenius-base

hvor X representerer valensen til metallkationen. Selv om alle kjemikalier som samsvarer med reaksjonen ovenfor faktisk er baser, har ikke alle stoffer som oppfører seg som baser hydroksidioner som en del av strukturen deres. Derfor er konseptet med Arrhenius-baser ufullstendig.

Brønsted–Lowry baser

Brønsted og Lowry utviklet en syre-base-teori som endrer måten vi ser på syre-base-reaksjoner og i forlengelsen av hvordan vi ser på syrer og baser. Ifølge disse forfatterne kan syrer og baser ikke dissosieres separat, noe som gir opphav til hydroksidioner eller protoner, som angitt av Arrhenius. Tvert imot, for at et stoff skal fungere som en base, må det nødvendigvis reagere med en syre, og det er derfor de kalles syre-base-reaksjoner.

Brønsted og Lowrys idé var å definere en syre som et stoff som er i stand til å donere et proton (H + ion ) og en base som et stoff som er i stand til å akseptere et proton. På denne måten blir ikke basene lenger tvunget til å frigjøre hydroksidioner direkte, men kan generere dem i en vandig løsning ved å fjerne et proton fra vannet, i henhold til følgende ligning:

Definisjon av et Brønsted-Lowry-grunnlag

Dette konseptet omfatter tradisjonelle Arrhenius-baser, siden hydroksidioner fra en Arrhenius-base kan fjerne et proton fra vann for å generere andre hydroksidioner. Det inkluderer også andre stoffer som ammoniakk, som, til tross for at de ikke har OH-ioner i strukturen, kan generere disse ionene i vandig løsning gjennom reaksjonen vist ovenfor.

Lewis baser

Til slutt utviklet Lewis en teori om kjemisk binding som ikke bare stemmer overens med konseptet om syre-base-reaksjoner fremsatt av Brønsted og Lowry, men som også forklarer dem. I følge Lewis er baser stoffer rike på elektroner og som har minst ett par frie elektroner som kan doneres til en syre for å danne en koordinat eller dativ kovalent binding . På den annen side er en Lewis-syre det stoffet som mangler elektroner som er i stand til å akseptere elektronparet fra basen.

Definisjon av en Lewis-base

Lewis konsept med syrer og baser er det bredeste og mest presise av alle, siden det i tillegg til å bli brukt på syre-base-reaksjoner i den vandige fasen (som er der surhet og basicitet fant sine første anvendelser). det lar oss også forstå oppførselen til syrer og baser i andre medier og forskjellige løsemidler.

Nettopp takket være dette faktum er det mulig å karakterisere og definere en familie av baser som er mye sterkere enn basene som vi vanligvis anser som sterke baser, og som derfor kalles superbaser.

Hva er sterke baser?

En sterk base er en Arrhenius-base som dissosieres fullstendig i vandig løsning. Med andre ord, sterke baser er de hydroksydene som er sterke elektrolytter , og som, når de er oppløst i vann, ioniseres fullstendig, og dermed genererer den maksimalt mulige mengden hydroksydioner (OH ) og deres tilsvarende metallkation.

Vi kan se på ioniseringen av en sterk base som en dissosiasjonsreaksjon som bare skjer i én retning, hvorved all den oppløsende basen går over i den vandige tilstanden som ioner:

Definere et sterkt fundament

Dette skiller sterke baser fra svake baser, som enten er lett løselige faste stoffer som raskt metter, og etablerer en løselighetslikevekt som følgende:

Definisjon av en svak base

Eller de er forbindelser som, når de er oppløst, dissosierer bare en del av molekylene, på grunn av etableringen av en homogen likevekt som en av følgende:

Definisjon av en svak base

Definisjon av en svak base

Det sterke basekonseptet gjelder først og fremst oppførselen til baser i vandig løsning, og er vanligvis begrenset til bare noen Arrhenius-baser.

Faktorer som avgjør om en base er sterk eller svak

Grunnkarakteren til et stoff bestemmes av flere faktorer. Til å begynne med, når det gjelder hydroksyder, er basiciteten direkte relatert til deres løselighet, som igjen avhenger av ionene som utgjør dem. Jo lavere elektronegativiteten til et hydroksidkation, desto større er ionkarakteren til bindingen til hydroksidgruppen, noe som letter ioniseringen.

Tatt i betraktning at elektronegativitet er en periodisk egenskap som avtar til venstre over en periode og nedover over en gruppe, når man sammenligner basisiteten til metallhydroksider, jo lenger til venstre og nedover metallet, vil mer basisk være hydroksydet.

Når det gjelder baser som kan løses i vann uten å dissosiere (molekylær løselighet), bestemmes basisiteten av en balanse mellom stabiliteten til den opprinnelige basen sammenlignet med stabiliteten til dens konjugerte syre, og av vannets evne til å løse seg opp. å løse opp en eller annen kjemisk art.

Eksempler på vanlige sterke baser

Informasjonen i forrige avsnitt gir oss en klar ledetråd for å identifisere de sterke punktvaktene. Faktisk er de vanligste sterke basene hydroksidene av alkalimetallene (gruppe 1 i det periodiske systemet) og noen av hydroksidene av jordalkalimetallene ( gruppe 2). Dette er fordi disse metallene tilsvarer den minst elektronegative av det periodiske systemet. Den komplette listen over de vanligste sterke basene er presentert i følgende tabell:

Litiumhydroksid (LiOH) Natriumhydroksid (NaOH) Kaliumhydroksid (KOH)
rubidiumhydroksid (RbOH) Cesiumhydroksid (CsOH) Kalsiumhydroksid (Ca(OH) 2 )
Strontiumhydroksid (Sr(OH) 2 ) Bariumhydroksid (Ba(OH) 2 )  

Det skal bemerkes at de tre jordalkalimetallhydroksidene (kalsium, strontium og barium) er dårlig løselige i vann, så de kan bare betraktes som sterke baser hvis konsentrasjonen er under deres løselighet, noe som innebærer løsninger med en konsentrasjon lavere enn 0,01M .

superbasene

Ved oppløsning av forskjellige sterke baser i vann er det ikke mulig å skille hvilken som er sterkere enn den andre. Det er av denne grunn at de alle er klassifisert som sterke baser, og for praktiske formål er det akseptert at alle er like sterke. Dette er fordi vann har en utjevnende effekt på sterke baser (og på syrer også) siden enhver sterk base som dissosieres i vann umiddelbart reagerer med vann, fjerner protonet og dermed genererer hydroksidioner.

Av denne grunn er hydroksidionet den sterkeste basen som kan eksistere i et vandig medium, uavhengig av hvor sterk basen som genererte det er. Det er som å ville sammenligne styrken til to jagerfly basert på deres evne til å slå en forsvarsløs baby. Det er tydelig at begge vil vinne kampen lett, og babyen vil ikke tillate å skille hvem som er sterkest.

Lewis-konseptet om syrer og baser utvider imidlertid vår forståelse av syre-base-reaksjoner til andre medier og andre løsningsmidler.

Det grunnleggende i ikke-vandige medier

Hvis vi vil sammenligne det grunnleggende med veldig sterke baser, må vi løse dem opp i andre medier enn vann. Hvis vi går tilbake til vårt forrige eksempel, tilsvarer dette å si at hvis vi vil finne ut hvilken fighter som er sterkere, må vi sette ham opp mot en like sterk eller enda sterkere fighter.

Slik sett kan vi løse opp syrer og baser i andre løsningsmidler som, i likhet med vann, kan fungere som syrer når de reagerer med baser, og dermed generere en konjugert base som er sterkere enn OH – som genereres i vandig løsning . I disse miljøene mister Arrhenius-begrepet syrer og baser sin mening fullstendig. Videre, hvis vi vurderer aprotiske løsningsmidler (som ikke kan donere eller motta protoner) så passer heller ikke Brønsted og Lowry syre-base konseptet. Men i alle tilfeller gjelder Lewis-konseptet med syrer og baser fortsatt.

Når vi tester grunnleggende av mange kjemikalier i andre løsemidler enn vann, finner vi at blant det vi tradisjonelt tenker på som sterke baser, er noen mye mer grunnleggende enn andre. Hydroksider som baser er begrenset til basisiteten til hydroksydionet. Andre baser har imidlertid ikke denne begrensningen og viser seg å være størrelsesordener sterkere enn hydroksyder.

Disse basene kalles superbaser.

Eksempler på superbaser

De fleste av superbasene tilsvarer de konjugerte basene til stoffer som vi normalt anser som nøytrale eller til og med svake baser. Husk at en konjugert base er det du får når en syre mister et proton, så den konjugerte basen til en svak base er det du får når en base (som ammoniakk eller NH 3 ) reagerer som en syre i stedet for en syre . basis, som vist med følgende ligning:

Definisjon av et eksempel på superbase

Det er å forvente at et nøytralt stoff som i seg selv har en tendens til å oppføre seg som en base neppe vil oppføre seg som en syre, så den konjugerte basen (i eksemplet ovenfor, amididionet eller NH 2 – ) vil være en veldig sterk base sterk.

Andre eksempler på superbaser er:

  • Salter av alkoksydioner (konjugatbasene til alkoholer) som natrium- eller kaliummetoksyd, etoksyd, propoksyd og tertbutoksyd.
  • Salter av konjugatbasene til alkaner som har karbanioner som n-butyllitium.
  • Amider og andre konjugerte baser av aminer som natriumamid, kaliumdietylamid og litiumbis(trimetylssilyl)amid.

Referanser

Chang, R. (2020). Kjemi (13. utgave ). McGraw-Hill Interamericana.

Differentiator. (2020, 21. oktober). Forskjellen mellom sterke og svake syrer og baser (med eksempler) . https://www.diferenciador.com/acidos-y-bases-fuertes-y-debiles/

Kjemiguiden. (2010, 4. oktober). Sterk base . https://quimica.laguia2000.com/conceptos-basicos/base-fuerte

Mott, V. (nd). Sterke baser | Introduksjon til kjemi . Lumen læring. https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/strong-bases/

Chemistry.ES. (nd). sterk_base . https://www.quimica.es/enciclopedia/Base_fuerte.html

Chemistry.NET. (nd). Eksempler på Strong Base . https://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-base-fuerte.html

SciShow. (2017, 2. februar). De sterkeste basene i verden . Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=GrPQv6QEI8Y

-Annonse-

mm
Israel Parada (Licentiate,Professor ULA)
(Licenciado en Química) - AUTOR. Profesor universitario de Química. Divulgador científico.

Artículos relacionados

Flammefargetesten