Baze: caracteristici și exemple

Bazele sunt toți acei compuși chimici care pot accepta protoni sau dona electroni. În natură sau în mod artificial există atât baze anorganice cât și organice. Prin urmare, comportamentul său poate fi prevăzut pentru multe molecule sau solide ionice.

Cu toate acestea, ceea ce diferențiază o bază de restul substanțelor chimice este tendința ei marcantă de a dona electroni în fața, de exemplu, a speciilor sărace în densitate electronică. Acest lucru este posibil numai dacă perechea electronică este localizată. Ca o consecință a acestui fapt, bazele au regiuni bogate în electroni, δ-.

Ce proprietăți organoleptice permit identificarea bazelor? Acestea sunt de obicei substanțe caustice, care provoacă arsuri grave prin contact fizic. În același timp, au o senzație de săpun și dizolvă ușor grăsimile. În plus, aromele sale sunt amare.

Unde se află în viața de zi cu zi? O sursă comercială și de rutină a bazelor sunt produse de curățat, de la detergenți până la săpunuri de toaletă. Din acest motiv, imaginea bulelor suspendate în aer poate ajuta la reamintirea bazelor, chiar dacă în spatele lor există multe fenomene fizico-chimice implicate.

Multe baze prezintă proprietăți complet diferite. De exemplu, unii dau naștere la mirosuri puternice, cum ar fi aminele organice. Alții, pe de altă parte, cum ar fi amoniacul, penetrează și irită. Ele pot fi și lichide incolore sau solide albe ionice.

Cu toate acestea, toate bazele au ceva în comun: ele reacționează cu acizii pentru a produce săruri solubile în solvenți polari, cum ar fi apa.

Caracteristicile bazelor

În afară de cele menționate mai sus, ce caracteristici specifice ar trebui să aibă toate bazele? Cum pot să accepte protoni sau să doneze electroni? Răspunsul constă în electronegativitatea atomilor moleculei sau ionului; și între toți, oxigenul este predominant, mai ales atunci când se găsește ca ion de oxidil, OH-.

Ei eliberează OH-

Pentru început, OH- poate fi prezent în mai mulți compuși, în principal în hidroxizi metalici, deoarece în compania metalelor tinde să "smulgă" protoni pentru a forma apă. Astfel, o bază poate fi orice substanță care eliberează acest ion în soluție printr-un echilibru de solubilitate:

M (OH) 2M2 + + 2OH-

Dacă hidroxidul este foarte solubil, echilibrul este complet deplasat în dreapta ecuației chimice și se vorbește o bază puternică. M (OH) 2, pe de altă parte, este o bază slabă, deoarece nu-și eliberează complet ionii de OH în apă. Odată ce se produce OH, se poate neutraliza orice acid găsit în jurul lui:

OH- + HA => A- + H20

Și astfel, OH-deprotonează acidul HA să se transforme în apă. De ce? Deoarece atomul de oxigen este foarte electonegativ și, de asemenea, are un exces de densitate electronică din cauza încărcării negative.

O are trei perechi de electroni liberi și poate da oricare dintre ele atomului H cu sarcină parțială pozitivă, δ +. De asemenea, marele stabilitate energetică a moleculei de apă favorizează reacția. Cu alte cuvinte: H20 este mult mai stabil decât HA, iar atunci când este adevărat, reacția de neutralizare va avea loc.

Bazele conjugate

Și ce zici de OH și A? Ambele sunt baze, cu diferența că A- este baza conjugată a acidului HA. De asemenea, A- este o bază mult mai slabă decât OH-. De aici se ajunge la următoarea concluzie: o bază reacționează pentru a genera o altă bază mai slabă.

Bază puternică + Acid puternic => Bază slabă + Acid slab

Așa cum se poate observa în ecuația chimică generală, același lucru se aplică acizilor.

Baza conjugată A poate deprotona o moleculă într-o reacție cunoscută sub numele de hidroliză:

A- + H2O HA + OH-

Cu toate acestea, spre deosebire de OH-, acesta stabilește un echilibru atunci când este neutralizat cu apă. Din nou, aceasta se datorează faptului că A- este o bază mult mai slabă, dar suficientă pentru a produce o modificare a pH-ului soluției.

Prin urmare, toate acele săruri care conțin A- sunt cunoscute ca săruri bazice. Un exemplu în acest sens este carbonatul de sodiu, Na2C03, care, după dizolvare, balizează soluția prin reacția de hidroliză:

CO 3 2 + H 2 O HCO 3 - + OH-

Ei au atomi de azot sau substituenți care atrag densitatea electronică

O bază nu se referă numai la solide ionice cu anioni OH în rețeaua lor de cristal, dar pot avea și alți atomi electronegativi, cum ar fi azotul. Acest tip de baze aparțin chimiei organice, iar printre cele mai frecvente sunt aminele.

Care este grupul aminic? R-NH2. Pe atomul de azot există o pereche electronică fără împărțire, care, ca și OH-, poate deprotona o moleculă de apă:

R-NH2 + H20RNH3 + + OH-

Echilibrul este foarte deplasat spre stânga, deoarece amina, deși bazică, este mult mai slabă decât OH-. Rețineți că reacția este similară cu cea dată pentru molecula de amoniac:

NH3 + H20NH4 + + OH-

Numai aminele nu pot forma corect cationul, NH 4 +; deși RNH3 + este cationul de amoniu cu o monosubstituție.

Și poate reacționa cu alți compuși? Da, cu oricine posedă un hidrogen suficient de acid, chiar dacă reacția nu se produce complet. Aceasta înseamnă că numai o amină foarte puternică reacționează fără a se stabili un echilibru. De asemenea, aminele își pot dona perechile de electroni altor specii decât H (ca radicali alchil: -CH3).

Baze cu inele aromatice

Aminele pot avea, de asemenea, inele aromatice. Dacă perechea de electroni se poate "pierde" în interiorul inelului, deoarece atrage densitatea electronică, atunci bazicitatea sa va scădea. De ce? Datorită faptului că această pereche este mai localizată în interiorul structurii, cu atât va reacționa mai repede cu specia săracă de electroni.

De exemplu, NH3 este de bază deoarece perechea de electroni nu are unde să meargă. În același mod se întâmplă și cu aminele, fie primare (RNH2), secundar (R2NH) sau terțiar (R3N). Acestea sunt mai bazice decât amoniacul deoarece, în afară de cele de mai sus, azotul atrage densități electronice mai mari ale substituenților R, crescând astfel δ-.

Dar când există un inel aromatic, această pereche poate intra în rezonanță în interiorul ei, făcând imposibilă participarea la formarea legăturilor cu H sau cu alte specii. Prin urmare, aminele aromatice tind să fie mai puțin de bază, cu excepția cazului în care perechile de electroni rămân fixate pe azot (ca în cazul moleculei piridinice).

Rotiți indicatorii bazei acide la culori ridicate ale pH-ului

O consecință imediată a bazelor este aceea că, dizolvați în orice solvent și în prezența unui indicator acid bază, se obțin culori corespunzătoare valorilor ridicate ale pH-ului.

Cel mai cunoscut caz este acela al fenolftaleinei. La un pH mai mare de 8, o soluție cu fenolftaleină la care se adaugă o bază este vopsită cu o intensă culoare violet roșu. Același experiment poate fi repetat cu o gamă largă de indicatori.

Exemple de baze

NaOH

Hidroxidul de sodiu este una dintre cele mai răspândite baze din lume. Aplicațiile sale sunt nenumărate, dar printre acestea se poate menționa utilizarea sa pentru a saponifica unele grăsimi și, prin urmare, să producă săruri de bază ale acizilor grași (săpunuri).

CH3OCH3

Structurally, acetona nu pare să accepte protoni (sau să doneze electroni), dar totuși o face, deși este o bază foarte slabă. Acest lucru se datorează faptului că atomul electronegativ al O atrage norii electronici ai grupărilor CH3, accentuând prezența celor două perechi de electroni (: O :).

Hidroxizi alcalini

În afară de NaOH, hidroxizii metalelor alcaline sunt de asemenea baze puternice (cu excepția LiOH). Astfel, printre alte baze sunt următoarele:

-KOH: hidroxidul de potasiu sau potasiul caustic, este una dintre bazele cele mai utilizate în laborator sau în industrie, datorită puterii sale de degresare.

-RbOH: hidroxid de rubidiu.

-CsOH: hidroxid de cesiu.

-FROH: hidroxid de franceză, a cărui bazicitate se presupune, teoretic, a fi cea mai puternică cunoscută vreodată.

Baze organice

-CH3CH2NH2: etilamină.

-LiNH2: amida de litiu. Împreună cu amida de sodiu, NaNH2, ele sunt una dintre cele mai puternice baze organice. În ele, amiduroanionul, NH2 - este baza care deprotonează apa sau reacționează cu acizii.

-CH3ONa: metoxid de sodiu. Aici baza este anionul CH3O, care poate reacționa cu acizi pentru a produce metanol, CH3OH.

- Reactanții Grignard: au un atom metalic și un halogen, RMX. În acest caz, radicalul R este baza, dar nu pentru că scade un hidrogen acid, ci pentru că renunță la perechea de electroni pe care o împarte cu atomul de metal. De exemplu: bromura de etilmagneziu, CH3CH2MgBr. Ele sunt foarte utile în sinteza organică.

NaHC03

Bicarbonatul de sodiu este utilizat pentru neutralizarea acidității în condiții ușoare, de exemplu, în interiorul gurii ca aditiv în pastele de dinți.