ฐาน: ลักษณะและตัวอย่าง - เคมี

ฐานรากมีทั้งหมดสารประกอบทางเคมีที่สามารถบริจาคอิเล็กตรอนโปรตอนหรือยอมรับ ในธรรมชาติหรือเทียมมีทั้งฐานอนินทรีย์และอินทรีย์ ดังนั้นพฤติกรรมของมันจึงสามารถทำนายได้สำหรับโมเลกุลหรือของแข็งไอออนิกจำนวนมาก

อย่างไรก็ตามสิ่งที่ทำให้ฐานแตกต่างจากสารเคมีที่เหลือคือแนวโน้มที่ชัดเจนในการบริจาคอิเล็กตรอนเมื่อเทียบกับตัวอย่างเช่นชนิดที่มีความหนาแน่นของอิเล็กตรอนต่ำ สิ่งนี้จะเกิดขึ้นได้ก็ต่อเมื่อมีคู่อิเล็กทรอนิกส์อยู่ ด้วยเหตุนี้ฐานจึงมีบริเวณที่อุดมด้วยอิเล็กตรอนδ-

สบู่เป็นเบสอ่อนที่เกิดจากปฏิกิริยาของกรดไขมันกับโซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์

คุณสมบัติทางประสาทสัมผัสใดที่อนุญาตให้ระบุฐานได้? โดยทั่วไปเป็นสารกัดกร่อนซึ่งทำให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรงเมื่อสัมผัสทางกายภาพ ในขณะเดียวกันก็มีสัมผัสแบบสบู่และละลายไขมันได้ง่าย นอกจากนี้รสชาติยังขม

พวกเขาอยู่ที่ไหนในชีวิตประจำวัน? แหล่งฐานรากทางการค้าและประจำคือผลิตภัณฑ์ทำความสะอาดตั้งแต่ผงซักฟอกไปจนถึงสบู่ล้างมือ ด้วยเหตุนี้ภาพของฟองอากาศบางส่วนที่ลอยอยู่ในอากาศสามารถช่วยในการจดจำฐานได้แม้ว่าเบื้องหลังจะมีปรากฏการณ์ทางเคมีฟิสิกส์มากมายที่เกี่ยวข้อง

ฐานจำนวนมากมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิง ตัวอย่างเช่นบางชนิดมีกลิ่นเหม็นและรุนแรงเช่นเอมีนอินทรีย์ ในทางกลับกันอื่น ๆ เช่นแอมโมเนียจะแทรกซึมและระคายเคือง นอกจากนี้ยังสามารถเป็นของเหลวที่ไม่มีสีหรือของแข็งสีขาวไอออนิก

อย่างไรก็ตามฐานทั้งหมดมีสิ่งหนึ่งที่เหมือนกันคือทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อสร้างเกลือที่ละลายน้ำได้ในตัวทำละลายที่มีขั้วเช่นน้ำ

ลักษณะของฐาน

สบู่เป็นเบส

นอกเหนือจากที่ได้กล่าวไปแล้วฐานทั้งหมดควรมีลักษณะเฉพาะอย่างไร? พวกเขารับโปรตอนหรือบริจาคอิเล็กตรอนได้อย่างไร? คำตอบอยู่ที่อิเล็กโทรเนกาติวิตีของอะตอมของโมเลกุลหรือไอออน และในหมู่พวกเขาทั้งหมดออกซิเจนเป็นคนที่โดดเด่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อมันถูกพบเป็นไอออนไฮดรอกซิโอ-

คุณสมบัติทางกายภาพ

เบสมีรสเปรี้ยวและยกเว้นแอมโมเนียไม่มีกลิ่น เนื้อสัมผัสลื่นและมีความสามารถในการเปลี่ยนสีของกระดาษลิตมัสเป็นสีน้ำเงินเมธิลออเรนจ์เป็นสีเหลืองและฟีนอฟทาลีนเป็นสีม่วง

ความแข็งแรงของฐาน

ฐานถูกจำแนกออกเป็นฐานที่แข็งแกร่งและฐานที่อ่อนแอ ความแข็งแรงของฐานมีความสัมพันธ์กับค่าคงที่สมดุลดังนั้นในกรณีของฐานค่าคงที่เหล่านี้เรียกว่าค่าคงที่พื้นฐาน Kb

ดังนั้นฐานที่แข็งแกร่งจึงมีค่าคงที่พื้นฐานมากดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะแยกตัวออกจากกันโดยสิ้นเชิง ตัวอย่างของกรดเหล่านี้คือด่างเช่นโซเดียมหรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ซึ่งค่าคงที่พื้นฐานมีมากจนไม่สามารถวัดได้ในน้ำ

ในทางกลับกันฐานที่อ่อนแอคือฐานที่มีค่าคงที่การแยกตัวอยู่ในระดับต่ำดังนั้นจึงอยู่ในสภาวะสมดุลทางเคมี

นี่คือตัวอย่างของแอมโมเนียและเอมีนที่มีค่าคงที่กรดอยู่ในลำดับที่ 10 -4รูปที่ 1 แสดงค่าคงที่ของความเป็นกรดที่แตกต่างกันสำหรับฐานต่างๆ

ค่าคงที่การแยกฐาน

pH มากกว่า 7

มาตราส่วน pH จะวัดความเป็นด่างหรือระดับความเป็นกรดของสารละลาย มาตราส่วนมีค่าตั้งแต่ศูนย์ถึง 14 ค่า pH ที่น้อยกว่า 7 เป็นกรด ค่า pH ที่มากกว่า 7 เป็นพื้นฐาน จุดกึ่งกลาง 7 หมายถึง pH ที่เป็นกลาง สารละลายเป็นกลางไม่เป็นกรดหรือด่าง

ค่า pH เป็นฟังก์ชันของความเข้มข้นของ H ⁺ในสารละลายและแปรผกผันกับสิ่งนี้ เบสโดยการลดความเข้มข้นของโปรตอนทำให้ pH ของสารละลายเพิ่มขึ้น

ความสามารถในการทำให้กรดเป็นกลาง

Arrhenius ในทฤษฎีของเขาเสนอว่ากรดโดยสามารถสร้างโปรตอนทำปฏิกิริยากับไฮดรอกซิลของเบสเพื่อสร้างเกลือและน้ำในลักษณะต่อไปนี้:

HCl + NaOH → NaCl + H ₂ O

ปฏิกิริยานี้เรียกว่าการทำให้เป็นกลางและเป็นพื้นฐานของเทคนิคการวิเคราะห์ที่เรียกว่าการไตเตรท

ความสามารถในการลดออกไซด์

เนื่องจากความสามารถในการผลิตสิ่งมีชีวิตที่มีประจุไฟฟ้าฐานจึงถูกใช้เป็นสื่อสำหรับการถ่ายโอนอิเล็กตรอนในปฏิกิริยารีดอกซ์

ฐานยังมีแนวโน้มที่จะออกซิไดซ์เนื่องจากมีความสามารถในการบริจาคอิเล็กตรอนอิสระ

เบสประกอบด้วย OH- ไอออน พวกเขาสามารถทำหน้าที่บริจาคอิเล็กตรอน อลูมิเนียมเป็นโลหะที่ทำปฏิกิริยากับเบส

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

พวกเขาไม่กัดกร่อนโลหะหลายชนิดเนื่องจากโลหะมีแนวโน้มที่จะสูญเสียแทนที่จะรับอิเล็กตรอน แต่เบสมีฤทธิ์กัดกร่อนสารอินทรีย์เช่นเดียวกับที่ประกอบเป็นเยื่อหุ้มเซลล์

ปฏิกิริยาเหล่านี้มักจะคายความร้อนซึ่งก่อให้เกิดแผลไหม้อย่างรุนแรงเมื่อสัมผัสกับผิวหนังดังนั้นสารประเภทนี้ต้องได้รับการจัดการด้วยความระมัดระวัง รูปที่ 3 คือตัวบ่งชี้ความปลอดภัยเมื่อสารกัดกร่อน

การทำเครื่องหมายของสารกัดกร่อน

พวกเขาปล่อย OH

เริ่มต้นด้วย OH ^-สามารถมีอยู่ในสารประกอบหลายชนิดโดยส่วนใหญ่เป็นไฮดรอกไซด์ของโลหะเนื่องจากใน บริษัท โลหะมีแนวโน้มที่จะ "รับ" โปรตอนในรูปแบบน้ำ ดังนั้นฐานสามารถเป็นสารใด ๆ ที่ปล่อยไอออนนี้ในสารละลายผ่านสมดุลความสามารถในการละลาย:

M (OH) ₂ <=> ม²⁺ + 2OH ^-

ถ้าไฮดรอกไซด์ละลายได้มากสมดุลจะเลื่อนไปทางขวาของสมการเคมีทั้งหมดและเราจะพูดถึงฐานที่แข็งแกร่ง ในทางกลับกัน M (OH) ₂เป็นฐานที่อ่อนแอเนื่องจากไม่ได้ปล่อยไอออน OH ^-ไอออนลงในน้ำอย่างสมบูรณ์ เมื่อผลิตOH ^-สามารถทำให้กรดที่อยู่รอบ ๆ เป็นกลางได้:

OH ^- + HA => A ^- + H ₂ O

ดังนั้น OH ^- deprotona ไปยังกรด HA เพื่อเปลี่ยนเป็นน้ำ ทำไม? เนื่องจากอะตอมของออกซิเจนมีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากและยังมีความหนาแน่นทางอิเล็กทรอนิกส์มากเกินไปเนื่องจากประจุลบ

O มีอิเล็กตรอนอิสระสามคู่และสามารถบริจาคให้กับอะตอม H ที่มีประจุบวกบางส่วนδ + นอกจากนี้ความเสถียรของพลังงานที่ดีของโมเลกุลของน้ำยังช่วยให้เกิดปฏิกิริยา กล่าวอีกนัยหนึ่ง: H ₂ O มีความเสถียรมากกว่า HA มากและเมื่อเป็นจริงปฏิกิริยาการทำให้เป็นกลางจะเกิดขึ้น

ผันฐาน

แล้ว OH ^-กับ A ^-ล่ะ? ทั้งสองเป็นเบสโดยมีความแตกต่างที่ A ^-คือคอนจูเกตเบสของกรด HA นอกจากนี้ A ^-เป็นฐานที่อ่อนแอกว่า OH ^-มาก จากที่นี่จะได้ข้อสรุปต่อไปนี้: ฐานตอบสนองเพื่อสร้างสิ่งที่อ่อนแอกว่า

Base _Strong + Acid _Strong => เบส_อ่อน + กรด_อ่อน

ดังที่เห็นได้จากสมการทางเคมีทั่วไปกรดก็เช่นเดียวกัน

Conjugate base A ^-สามารถขับไล่โมเลกุลในปฏิกิริยาที่เรียกว่าไฮโดรไลซิส:

ก^- + H ₂ O <=> HA + OH ^-

อย่างไรก็ตามไม่เหมือนกับ OH ^-มันสร้างสมดุลเมื่อทำให้เป็นกลางด้วยน้ำ อีกครั้งเป็นเพราะ A ^-เป็นฐานที่อ่อนแอกว่ามาก แต่ก็เพียงพอที่จะทำให้ pH ของสารละลายเปลี่ยนไป

ดังนั้นเกลือทั้งหมดที่มี A ^-เรียกว่าเกลือพื้นฐาน ตัวอย่างของพวกเขาคือโซเดียมคาร์บอเนต Na ₂ CO ₃ซึ่งหลังจากการละลายจะทำให้สารละลายเป็นฐานผ่านปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส:

CO ₃^2– + H ₂ O <=> HCO ₃^- + OH ^-

พวกมันมีอะตอมไนโตรเจนหรือสารทดแทนที่ดึงดูดความหนาแน่นของอิเล็กตรอน

ฐานไม่เพียง แต่เป็นของแข็งไอออนิกที่มี OH ^-แอนไอออนในโครงตาข่ายคริสตัลเท่านั้น แต่ยังสามารถมีอะตอมอิเล็กโทรเนกาติวิตีอื่น ๆ เช่นไนโตรเจน ฐานประเภทนี้เป็นของเคมีอินทรีย์และในกลุ่มที่พบมากที่สุดคือเอมีน

กลุ่มเอมีนคืออะไร? R-NH ₂ . บนอะตอมของไนโตรเจนมีคู่อิเล็กทรอนิกส์ที่ไม่ใช้ร่วมกันซึ่งสามารถเช่น OH ^-ทำให้โมเลกุลของน้ำดีขึ้น:

R - NH ₂ + H ₂ O <=> RNH ₃⁺ + OH ^-

ดุลยภาพอยู่ไกลไปทางซ้ายเนื่องจากเอมีนถึงแม้จะเป็นพื้นฐาน แต่ก็อ่อนกว่า OH ^-มาก สังเกตว่าปฏิกิริยานั้นคล้ายคลึงกับที่ให้กับโมเลกุลแอมโมเนีย:

NH ₃ + H ₂ O <=> NH ₄⁺ + OH ^-

เฉพาะที่เอมีนไม่สามารถสร้างไอออนบวกได้, NH ₄⁺ ; แม้ว่า RNH ₃⁺จะเป็นแอมโมเนียมไอออนบวกที่มีการทดแทนสารเดี่ยว

และทำปฏิกิริยากับสารประกอบอื่นได้หรือไม่? ใช่กับใครก็ตามที่มีไฮโดรเจนที่เป็นกรดเพียงพอแม้ว่าปฏิกิริยาจะไม่เกิดขึ้นอย่างสมบูรณ์ก็ตาม นั่นคือมีเพียงเอมีนที่แรงมากเท่านั้นที่ทำปฏิกิริยาโดยไม่สร้างสมดุล ในทำนองเดียวกันเอมีนสามารถบริจาคอิเล็กตรอนคู่ของมันให้กับสิ่งมีชีวิตอื่นที่ไม่ใช่ H (เช่นอนุมูลอัลคิล: -CH ₃ )

ฐานด้วยแหวนอะโรมาติก

เอมีนยังสามารถมีวงแหวนอะโรมาติก หากอิเล็กตรอนคู่ของมันสามารถ "สูญหาย" ภายในวงแหวนได้เนื่องจากวงแหวนดึงดูดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนพื้นฐานของมันก็จะลดลง ทำไม? เนื่องจากยิ่งคู่นั้นอยู่ภายในโครงสร้างมากเท่าใดก็จะยิ่งทำปฏิกิริยากับสปีชีส์ที่ด้อยคุณภาพอิเล็กตรอนได้เร็วขึ้น

ตัวอย่างเช่น NH ₃เป็นพื้นฐานเนื่องจากอิเล็กตรอนคู่ของมันไม่มีที่ที่จะไป สิ่งเดียวกันนี้เกิดขึ้นกับเอมีนไม่ว่าจะเป็นหลัก (RNH ₂ ) รอง (R ₂ NH) หรือตติยภูมิ (R ₃ N) สิ่งเหล่านี้เป็นพื้นฐานมากกว่าแอมโมเนียเพราะนอกเหนือจากสิ่งที่เพิ่งอธิบายไปแล้วไนโตรเจนยังดึงดูดความหนาแน่นอิเล็กทรอนิกส์ของสารทดแทน R ที่สูงขึ้นซึ่งจะเพิ่มขึ้นδ-

แต่เมื่อมีแหวนอะโรมาติกคู่ดังกล่าวสามารถเข้าสู่การสั่นพ้องภายในทำให้ไม่สามารถมีส่วนร่วมในการสร้างพันธะกับ H หรือสายพันธุ์อื่นได้ ดังนั้นเอมีนอะโรมาติกจึงมีแนวโน้มที่จะมีพื้นฐานน้อยกว่าเว้นแต่คู่อิเล็กตรอนจะยังคงตรึงอยู่กับไนโตรเจน (เช่นเดียวกับโมเลกุลไพริดีน)

ตัวอย่างของฐาน

NaOH

โซเดียมไฮดรอกไซด์เป็นหนึ่งในเบสที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก การใช้งานมีมากมายนับไม่ถ้วน แต่ในหมู่นี้เราสามารถพูดถึงการใช้เพื่อดูดซับไขมันบางส่วนและทำให้เกลือของกรดไขมันพื้นฐาน (สบู่)

CH

อะซิโตนที่มีโครงสร้างอาจดูเหมือนว่าไม่รับโปรตอน (หรือบริจาคอิเล็กตรอน) แต่ก็เป็นเช่นนั้นแม้ว่าจะเป็นฐานที่อ่อนแอมาก เนื่องจากอะตอม O อิเล็กโทรเนกาติวิตีดึงดูดเมฆอิเล็กตรอนของกลุ่ม CH ₃โดยเน้นการมีอิเล็กตรอนสองคู่ (: O :)

อัลคาไลไฮดรอกไซด์

นอกจาก NaOH แล้วไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลยังเป็นเบสที่แข็งแกร่ง (ยกเว้น LiOH เล็กน้อย) ดังนั้นในฐานอื่น ๆ มีดังต่อไปนี้:

-KOH: โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์หรือโพแทสเซียมกัดกร่อนเป็นหนึ่งในฐานที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในห้องปฏิบัติการหรือในอุตสาหกรรมเนื่องจากมีพลังในการล้างไขมันสูง

-RbOH: รูบิเดียมไฮดรอกไซด์

-CsOH: ซีเซียมไฮดรอกไซด์

-FrOH: แฟรนเซียมไฮดรอกไซด์ซึ่งมีพื้นฐานทางทฤษฎีสันนิษฐานว่าเป็นหนึ่งในสิ่งที่แข็งแกร่งที่สุดเท่าที่เคยมีมา

ฐานอินทรีย์

-CH ₃ CH ₂ NH ₂ : เอทิลามีน

-LiNH ₂ : ลิเธียมเอไมด์ เมื่อรวมกับโซเดียมเอไมด์ NaNH ₂จึงเป็นหนึ่งในฐานอินทรีย์ที่แข็งแกร่งที่สุด ในพวกนี้เอไมด์แอนไอออน NH ₂^-เป็นเบสที่ทำให้น้ำแตกตัวหรือทำปฏิกิริยากับกรด

-CH ₃ ONa: โซเดียมเมทอกไซด์ ที่นี่ฐานคือแอนไอออน CH ₃ O ^-ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับกรดเพื่อให้เมทานอล CH ₃ OH

- รีเอเจนต์ Grignard: มีอะตอมโลหะและฮาโลเจน RMX ในกรณีนี้ราก R เป็นเบส แต่ไม่แม่นยำเนื่องจากใช้ไฮโดรเจนที่เป็นกรดออกไป แต่เนื่องจากมันให้อิเล็กตรอนคู่ของมันที่ใช้ร่วมกับอะตอมของโลหะ ตัวอย่างเช่น: ethylmagnesium bromide, CH ₃ CH ₂ MgBr. มีประโยชน์มากในการสังเคราะห์สารอินทรีย์

NaHCO

เบกกิ้งโซดาใช้เพื่อทำให้ความเป็นกรดเป็นกลางในสภาวะที่ไม่รุนแรงเช่นในปากเป็นสารเติมแต่งในยาสีฟัน

อ้างอิง

เมอร์ค KGaA (2018) ฐานอินทรีย์ นำมาจาก: sigmaaldrich.com
วิกิพีเดีย (2018) ฐาน (เคมี) นำมาจาก: es.wikipedia.org
เคมี 1,010 กรดและเบส: คืออะไรและพบที่ไหน . นำมาจาก: cactus.dixie.edu
กรดเบสและมาตราส่วน pH นำมาจาก: 2.nau.edu
กลุ่ม Bodner คำจำกัดความของกรดและเบสและบทบาทของน้ำ นำมาจาก: chemed.chem.purdue.edu
เคมี LibreTexts ฐาน: คุณสมบัติและตัวอย่าง นำมาจาก: chem.libretexts.org
ตัวสั่นและแอตกินส์ (2008) เคมีอนินทรีย์. ในกรดและเบส (พิมพ์ครั้งที่สี่). Mc Graw Hill
Helmenstine, ทอดด์ (04 สิงหาคม 2561). ชื่อ 10 ฐาน ดึงมาจาก: thoughtco.com

ฐาน: ลักษณะและตัวอย่าง - เคมี - 2025