BAZELE: CARACTERISTICI ȘI EXEMPLE - CHIMIE - 2025

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

Cu toate acestea, ceea ce diferențiază o bază de restul substanțelor chimice este tendința sa marcată de a dona electroni în comparație cu, de exemplu, specii sărace în densitate de electroni. Acest lucru este posibil numai dacă perechea electronică este localizată. În consecință, bazele au regiuni bogate în electroni, δ-.

Săpunurile sunt baze slabe formate prin reacția acizilor grași cu hidroxid de sodiu sau hidroxid de potasiu.

Ce proprietăți organoleptice permit identificarea bazelor? Sunt substanțe caustice, în general, care provoacă arsuri severe prin contact fizic. În același timp, au o atingere săpună și dizolvă grăsimile cu ușurință. Mai mult, aromele sale sunt amare.

Unde sunt în viața de zi cu zi? O sursă comercială și de rutină a fundațiilor sunt produsele de curățare, de la detergenți la săpunuri de mână. Din acest motiv, imaginea unor bule suspendate în aer poate ajuta la amintirea bazelor, chiar dacă în spatele lor există multe fenomene fizico-chimice implicate.

Multe baze prezintă proprietăți total diferite. De exemplu, unii au mirosuri murdare și puternice, cum ar fi aminele organice. Alții, în schimb, cum ar fi amoniacul, sunt pătrunzători și iritanți. Ele pot fi, de asemenea, lichide incolore sau solide albe ionice.

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

Caracteristicile bazelor

Săpunul este o bază

În afară de cele menționate deja, ce caracteristici specifice ar trebui să aibă toate bazele? Cum pot accepta protoni sau dona electroni? Răspunsul constă în electronegativitatea atomilor moleculei sau ionului; și dintre toți, oxigenul este cel predominant, mai ales atunci când se găsește sub formă de ion hidroxil, OH ^- .

Proprietăți fizice

Bazele au un gust acru și, cu excepția amoniacului, sunt inodore. Textura sa este alunecoasă și are capacitatea de a schimba culoarea hârtiei litmus în albastru, portocaliu de metil în galben și fenolftaleină în violet.

Forța unei baze

Bazele sunt clasificate în baze puternice și baze slabe. Puterea unei baze este asociată constantei sale de echilibru, de aceea, în cazul bazelor, aceste constante se numesc constante de bază Kb.

Astfel, bazele puternice au o constantă mare de bază, astfel încât tind să se disocieze complet. Exemple de acești acizi sunt alcalii cum ar fi hidroxidul de sodiu sau potasiu, ale căror constante de bază sunt atât de mari încât nu pot fi măsurate în apă.

Pe de altă parte, o bază slabă este una a cărei constantă de disociere este scăzută, deci este în echilibru chimic.

Exemple de acestea sunt amoniacul și aminele ale căror constante acide sunt de ordinul 10 ^-4 . Figura 1 prezintă constantele de aciditate diferite pentru diferite baze.

Constante de disociere de bază.

pH mai mare de 7

Scala de pH măsoară nivelul de alcalinitate sau aciditate a unei soluții. Scara variază de la zero la 14. Un pH mai mic de 7 este acid. Un pH mai mare de 7 este de bază. Punctul mediu 7 reprezintă un pH neutru. O soluție neutră nu este nici acidă, nici alcalină.

Scala de pH este obținută ca funcție a concentrației de H ⁺ în soluție și este invers proporțională cu aceasta. Bazele, prin scăderea concentrației de protoni, cresc pH-ul unei soluții.

Capacitatea de a neutraliza acizii

Arrhenius, în teoria sa, propune ca acizii, fiind capabili să genereze protoni, să reacționeze cu hidroxilul bazelor pentru a forma sare și apă în felul următor:

HCl + NaOH → NaCl + H ₂ O.

Această reacție se numește neutralizare și este baza tehnicii analitice numită titrare.

Capacitatea de reducere a oxidului

Dată fiind capacitatea lor de a produce specii încărcate, bazele sunt utilizate ca mediu pentru transferul de electroni în reacțiile redox.

Bazele au, de asemenea, o tendință de oxidare, deoarece au capacitatea de a dona electroni liberi.

Bazele conțin ioni OH. Pot acționa pentru a dona electroni. Aluminiul este un metal care reacționează cu bazele.

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

Nu corodează multe metale, deoarece metalele tind să piardă, mai degrabă decât să accepte electroni, dar bazele sunt foarte corozive pentru substanțele organice precum cele care alcătuiesc membrana celulară.

Aceste reacții sunt de obicei exoterme, ceea ce produce arsuri severe la contactul cu pielea, astfel că acest tip de substanță trebuie manipulat cu grijă. Figura 3 este indicatorul de siguranță atunci când o substanță este corozivă.

Marcarea substanțelor corozive.

Ei eliberează OH

Pentru început, OH ^- poate fi prezent în mulți compuși, în principal în hidroxizi metalici, deoarece în compania metalelor are tendința de „a lua” 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) ₂ <=> M ²⁺ + 2OH ^-

Dacă hidroxidul este foarte solubil, echilibrul este deplasat total spre dreapta ecuației chimice și vorbim de o bază puternică. M (OH) ₂ , pe de altă parte, este o bază slabă, deoarece nu eliberează complet OH sale ^- ionii în apă. Odată OH ^- este produs poate neutraliza orice acid care este în jurul ei:

OH ^- + HA => A ^- + H ₂ O

Și astfel OH ^- deprotona către acidul HA pentru a se transforma în apă. De ce? Deoarece atomul de oxigen este foarte electronegativ și are, de asemenea, o excesivă densitate electronică datorită încărcării negative.

O are trei perechi de electroni liberi și poate dona oricare dintre ei atomului de H parțial încărcat pozitiv, δ +. De asemenea, marea stabilitate energetică a moleculei de apă favorizează reacția. Cu alte cuvinte: H ₂ O este mult mai stabilă decât HA și atunci când acest lucru este adevărat, reacția de neutralizare va avea loc.

Bazele conjugate

Și despre 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 una mai slabă.

Base _Strong + Acid _Strong => Base _slab + Acid _slab

După cum se poate observa din ecuația chimică generală, același lucru este valabil și pentru acizi.

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

A ^- + H ₂ O <=> HA + OH ^-

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

Prin urmare, toate acele săruri care conțin A ^- sunt cunoscute sub numele de săruri de bază. Un exemplu dintre ele este carbonatul de sodiu, Na ₂ CO ₃ , care după dizolvare bazifică soluția prin reacția de hidroliză:

CO ₃ ^2- + H ₂ O <=> HCO ₃ ^- + OH ^-

Au atomi de azot sau substituenți care atrag densitatea electronilor

O bază este nu numai solide ionice cu OH ^- anioni în rețeaua lor cristalină, dar pot avea și alți atomi electronegativi cum ar fi azotul. Aceste tipuri de baze aparțin chimiei organice, iar printre cele mai frecvente sunt aminele.

Care este grupul de amine? R-NH ₂ . Pe atomul de azot se găsește o pereche electronică nesharedă, care poate, ca OH ^- , să deprotoneze o moleculă de apă:

RNH ₂ + H ₂ O <=> RNH ₃ ⁺ + OH ^-

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

NH ₃ + H ₂ O <=> NH ₄ ⁺ + OH ^-

Numai că aminele nu se pot forma cation, NH ₄ ⁺ ; deși RNH ₃ ⁺ este cationul de amoniu cu o monosubstituție.

Și poate reacționa cu alți compuși? Da, cu oricine are hidrogen suficient de acid, chiar dacă reacția nu are loc complet. Adică doar o amină foarte puternică reacționează fără a stabili echilibrul. De asemenea, aminele pot dona perechea de electroni , altele decât H specii (cum ar fi radicali alchil: -CH ₃ ).

Bazele cu inele aromatice

Aminele pot avea și inele aromatice. Dacă perechea sa de electroni poate fi „pierdută” în interiorul inelului, deoarece inelul atrage densitatea electronilor, atunci basicitatea acestuia va scădea. De ce? Deoarece acea pereche este mai localizată în structură, cu atât va reacționa mai repede cu specia săracă de electroni.

De exemplu, NH ₃ este de bază deoarece perechea sa de electroni nu are nicăieri. Același lucru se întâmplă cu amine, indiferent dacă acestea sunt primare (RNH ₂ ), secundar (R ₂ NH) sau terțiară (R ₃ N). Acestea sunt mai de bază decât amoniacul, deoarece, pe lângă ceea ce tocmai a fost explicat, azotul atrage densități electronice mai mari ale substituenților R, crescând astfel δ-.

Dar când există un inel aromatic, acea pereche poate intra în rezonanță în el, ceea ce face imposibilă participarea la formarea de legături cu H sau cu alte specii. Prin urmare, aminele aromatice tind să fie mai puțin bazice, cu excepția cazului în care perechea de electroni rămâne fixată pe azot (ca în cazul moleculei piridine).

Exemple de baze

NaOH

Hidroxidul de sodiu este una dintre cele mai utilizate baze la nivel mondial. Aplicațiile sale sunt nenumărate, dar printre ele putem menționa utilizarea sa pentru a saponifica unele grăsimi și a face astfel săruri de bază ale acizilor grași (săpunuri).

CH

Structura acetonă poate părea că nu acceptă protoni (sau donează electroni), totuși o face, chiar dacă este o bază foarte slabă. Acest lucru se datorează faptului că atomul O electronegativ atrage norii de electroni ai grupărilor CH ₃ , accentuând prezența celor două perechi de electroni ai săi (: O :).

Hidroxizi alcalini

Pe lângă NaOH, hidroxizii de metale alcaline sunt, de asemenea, baze puternice (cu ușoară excepție de LiOH). Astfel, printre alte baze există următoarele:

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

-RbOH: hidroxid de rubidiu.

-CsOH: hidroxid de cesiu.

-FrOH: hidroxid de franciu, a cărui bază se presupune teoretic a fi una dintre cele mai puternice cunoscute vreodată.

Bazele organice

CH ₃ CH ₂ NH ₂ : etilamină.

-LiNH ₂ : amida de litiu. Împreună cu amida de sodiu, NaNH ₂ , sunt una dintre cele mai puternice baze organice. În ele anionul amidă, NH ₂ ^- este baza care deprotonates apa sau cu acizi reacționează.

-CH ₃ ONa: metoxid de sodiu. Aici baza este anionului CH ₃ O ^- , care poate reacționa cu acizii pentru a da metanol, CH ₃ OH.

-Reactivii Grignard: au un atom de metal și un halogen, RMX. În acest caz, radicalul R este baza, dar nu tocmai pentru că îndepărtează un hidrogen acid, ci pentru că renunță la perechea de electroni pe care îi împarte cu atomul de metal. De exemplu: bromură de etilmagneziu, CH ₃ CH ₂ MgBr. Sunt foarte utile în sinteza organică.

NaHCC

Soda de coacere este folosită pentru a neutraliza aciditatea în condiții ușoare, de exemplu, în interiorul gurii ca aditiv în pastele de dinți.

Referințe

1. Merck KGaA. (2018). Bazele organice. Luat de la: sigmaaldrich.com
2. Wikipedia. (2018). Bazele (chimie). Luat de la: es.wikipedia.org
3. Chimie 1010. Acide și baze: ce sunt și unde se găsesc. . Luat de la: cactus.dixie.edu
4. Acizi, baze și scară de pH. Luat de la: 2.nau.edu
5. Grupul Bodner. Definițiile acizilor și bazelor și rolul apei. Luat de la: chemed.chem.purdue.edu
6. Chimie LibreTexturi. Bazele: proprietăți și exemple. Luat de la: chem.libretexts.org
7. Shiver & Atkins. (2008). Chimie anorganică. În acizi și baze. (a patra editie). Mc Graw Hill.
8. Helmenstine, Todd. (04 august 2018). Numele a 10 baze. Recuperat de la: thinkco.com