Основи: характеристики и примери

Основите са всички тези химични съединения, които могат да приемат протони или даряват електрони. В природата или изкуствено има неорганични и органични основи. Следователно, неговото поведение може да се предвиди за много молекули или йонни твърди вещества.

Въпреки това, това, което отличава основата от останалите химически вещества, е явната му тенденция да дарява електрони пред, например, видове, които са бедни на електронна плътност. Това е възможно само ако се намира електронната двойка. Като последица от това, базите имат зони, богати на електрони, δ-.

Какви органолептични свойства позволяват да бъдат идентифицирани базите? Те обикновено са разяждащи вещества, които причиняват тежки изгаряния чрез физически контакт. В същото време те имат сапунено усещане и лесно разтварят мазнините. Освен това ароматите му са горчиви.

Къде са те в ежедневието? Търговски и рутинен източник на основите са почистващи продукти, от детергенти, до тоалетни сапуни. Поради тази причина, изображението на мехурчета, окачени във въздуха, може да помогне да напомним основите, дори когато зад тях има много физикохимични явления.

Много бази показват напълно различни свойства. Например, някои отделят гадене и интензивни миризми, като тези на органични амини. Други, от друга страна, като амоняк, са проникващи и дразнещи. Те могат също да бъдат безцветни течности или йонни бели твърди вещества.

Въпреки това, всички бази имат нещо общо: те реагират с киселини, за да произвеждат разтворими соли в полярни разтворители, като вода.

Характеристики на основите

Освен това, какви специфични характеристики трябва да имат всички бази? Как могат да приемат протони или даряват електрони? Отговорът се крие в електроотрицателността на атомите на молекулата или йона; и сред всички тях, кислородът е преобладаващ, особено когато се открива като оксидилен йон, OH-.

Те освобождават OH-

Да започнем с това, ОН- може да присъства в много съединения, главно в метални хидроксиди, тъй като в компанията на метали има тенденция да "грабне" протони за образуване на вода. Така, основа може да бъде всяко вещество, което освобождава този йон в разтвор чрез баланс на разтворимост:

М (ОН) 2М2 + + 2ОН-

Ако хидроксидът е много разтворим, равновесието е напълно изместено вдясно от химичното уравнение и се говори за силна основа. M (OH) 2, от друга страна, е слаба основа, тъй като не освобождава напълно OH-йоните във водата. След като се произведе ОН, той може да неутрализира всяка киселина, намерена около нея:

OH- + HA => А- + Н20

И така ОН-депротонира киселинната НА да се трансформира във вода. Защо? Тъй като кислородният атом е много електроотрицателен и също има излишък на електронна плътност поради отрицателния заряд.

О има три двойки свободни електрони и може да дари някой от тях на Н атом с частичен положителен заряд, δ +. По същия начин, голямата енергийна стабилност на водната молекула благоприятства реакцията. С други думи: H 2 O е много по-стабилен от HA, и когато това е вярно, реакцията на неутрализация ще настъпи.

Спрегнати бази

А какво да кажем за OH- и А-? И двете са бази, с разликата, че А- е конюгата база на НА киселина. Също така, А- е много по-слаба база от ОН-. Оттук се стига до следното заключение: една база реагира, за да генерира още един по-слаб.

Силна основа + силна киселина => Слаба основа + слаба киселина

Както може да се види от общото химическо уравнение, същото важи и за киселините.

Конюгатната база А- може да депротонира молекула в реакция, известна като хидролиза:

A- + H 2 O HA + OH-

Въпреки това, за разлика от OH-, той установява баланс, когато се неутрализира с вода. Отново, защото А- е много по-слаба база, но достатъчно, за да предизвика промяна в рН на разтвора.

Следователно, всички тези соли, съдържащи А, са известни като основни соли. Пример за това е натриев карбонат, Na2CO3, който след разтваряне обогатява разтвора чрез реакцията на хидролиза:

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

Те имат азотни атоми или заместители, които привличат електронна плътност

Основата е не само за йонните твърди вещества с ОН-аниони в тяхната кристална решетка, но те могат да имат и други електроотрицателни атоми като азот. Този тип основи принадлежат към органичната химия, а сред най-често срещаните са амините.

Какво представлява аминогрупата? R-NH2. На азотния атом има електронна двойка без споделяне, която, подобно на ОН-, може да депротонира молекула вода:

R-NH2 + H2O RNH3 + + ОН-

Равновесието е много изместено наляво, тъй като аминът, въпреки че е основен, е много по-слаб от ОН-. Отбележете, че реакцията е подобна на тази, дадена за молекулата на амоняка:

NH3 + H2O NH4 + ОН-

Само амините не могат да образуват правилно катиона NH4 +; въпреки че RNH3 + е амониев катион с монозаместваща.

И може ли да реагира с други съединения? Да, с всеки, който притежава достатъчно кисел водород, дори ако реакцията не се случи напълно. Тоест, само един много силен амин реагира без установяване на равновесие. По същия начин, амините могат да дарят електронната си двойка на други видове, различни от Н (като алкилови радикали: -СНЗ).

Основи с ароматни пръстени

Амините могат също да имат ароматни пръстени. Ако неговата двойка електрони може да се "изгуби" в пръстена, защото привлича електронна плътност, тогава неговата базичност ще намалее. Защо? Тъй като колкото по-локализирана е тази двойка в структурата, толкова по-бързо тя ще реагира с бедните на електрони видове.

Например, NH 3 е основен, защото неговата двойка електрони няма къде да отидат. По същия начин се случва с амините, или първични (RNH2), вторични (R2NH) или третични (R3N). Те са по-основни от амоняка, тъй като в допълнение към горното, азотът привлича по-високи електронни плътности на R заместителите, като по този начин увеличава δ-.

Но когато има ароматен пръстен, тази двойка може да влезе в резонанс в нея, което прави невъзможно участието във формирането на връзки с Н или други видове. Ето защо, ароматните амини са склонни да бъдат по-малко основни, освен ако електронната двойка остава фиксирана върху азот (както при молекулата на пиридин).

Завъртете показателите на киселинната основа до цветове с високо рН

Непосредствена последица от основите е, че те се разтварят във всеки разтворител и в присъствието на киселинно-основен индикатор, те получават цветове, съответстващи на високи стойности на рН.

Най-известният случай е този на фенолфталеин. При рН над 8 разтвор с фенолфталеин, към който се добавя основа, се оцветява с интензивен червено-сиренев цвят. Същият експеримент може да се повтори с широк спектър от индикатори.

Примери за бази

NaOH

Натриевият хидроксид е една от най-широко използваните бази в световен мащаб. Неговите приложения са безбройни, но сред тях може да се спомене използването му за осапунване на някои мазнини и по този начин да се произведат основни соли на мастни киселини (сапуни).

CH3OCH3

Структурно ацетонът може да не изглежда да приема протони (или дарява електрони), и въпреки това го прави, въпреки че е много слаба основа. Това е така, защото електроотрицателният атом на О привлича електронните облаци от СН3 групите, като акцентира на присъствието на неговите две електронни двойки (: O :).

Алкални хидроксиди

Освен NaOH, хидроксидите на алкалните метали са също силни основи (с изключение на LiOH). Така, наред с другите основи са следните:

-KOH: Калиев хидроксид или каустичен поташ, е една от основите, най-използвана в лабораторията или в промишлеността, поради голямата си обезмасляваща сила.

-RbOH: рубидиев хидроксид.

-CsOH: цезиев хидроксид.

-FROH: френски хидроксид, чиято основност се предполага, теоретично, да бъде най-силната някога известна.

Органични основи

-CH3CH2NH2: етиламин.

-LiNH 2 : литиев амид. Заедно с натриевия амид, NaNH2, те са една от най-силните органични основи. В тях амидуро-анионът NH 2 - е основа, която депротонира вода или реагира с киселини.

-СНЗОНА: натриев метоксид. Тук основата е СН3О-анион, който може да реагира с киселини за получаване на метанол, СН3ОН.

- Реагентите на Grignard: те имат метален атом и халоген, RMX. За този случай, радикалът R е основата, но не защото грабва киселинен водород, а защото отдава своята двойка електрони, които споделя с металния атом. Например: етилмагнезиев бромид, CH3CH2MgBr. Те са много полезни в органичния синтез.

NaHC03

Натриевият бикарбонат се използва за неутрализиране на киселинността в меки условия, например в устата като добавка в пастите за зъби.