ضعف الأسس: التفكك والخصائص والأمثلة - كيمياء - 2025

و قاعدة ضعيفة هي الأنواع مع الميل قليلا للتبرع الالكترونات فصل في المحاليل المائية، أو البروتونات قبول. يخضع المنشور الذي يتم تحليل خصائصه للتعريف الناتج عن دراسات العديد من العلماء المشهورين.

على سبيل المثال ، وفقًا لتعريف Bronsted-Lowry ، القاعدة الضعيفة هي القاعدة التي تقبل أيون الهيدروجين H ⁺ بطريقة قابلة للانعكاس (أو فارغة). في الماء ، جزيء H ₂ O هو الذي يتبرع بـ H ⁺ للقاعدة المحيطة. إذا كان بدلاً من الماء حمض HA ضعيف ، فلن تتمكن القاعدة الضعيفة من تحييده.

المصدر: Midnightcomm ، من ويكيميديا ​​كومنز

لن تؤدي القاعدة القوية إلى تحييد جميع الأحماض في البيئة فحسب ، بل يمكنها أيضًا المشاركة في تفاعلات كيميائية أخرى ذات عواقب ضارة (ومميتة).

ولهذا السبب فإن بعض القواعد الضعيفة ، مثل مغنيسيا الحليب ، أو أقراص أملاح الفوسفات أو بيكربونات الصوديوم ، تستخدم كمضادات للحموضة (الصورة العلوية).

تشترك جميع القواعد الضعيفة في وجود زوج إلكترون أو شحنة سالبة ثابتة على الجزيء أو الأيون. وبالتالي ، فإن CO ₃ ^- قاعدة ضعيفة مقارنة بـ OH ^- ؛ والقاعدة التي تنتج أقل OH ^- في تفككها (تعريف Arrenhius) ستكون القاعدة الأضعف.

التفكك

يمكن كتابة القاعدة الضعيفة كـ BOH أو B ويقال أنها تخضع للتفكك عندما تحدث التفاعلات التالية مع كلا القاعدتين في الطور السائل (على الرغم من أنه يمكن أن يحدث في الغازات أو حتى المواد الصلبة):

بوه <=> ب ⁺ + أوه ^-

B + H ₂ O <=> HB ⁺ + OH ^-

علما بأن الرغم من أن كلا ردود الفعل قد تبدو مختلفة، لديهم إنتاج OH ^- من القواسم المشتركة. علاوة على ذلك ، فإن الفصلين يؤسسان توازنًا ، لذا فهما غير مكتملين ؛ أي أن نسبة مئوية فقط من القاعدة تنفصل بالفعل (وهذا لا يحدث مع القواعد القوية مثل هيدروكسيد الصوديوم أو KOH).

التفاعل الأول "يلتصق" بشكل أكبر بتعريف Arrenhius للقواعد: التفكك في الماء لإعطاء الأنواع الأيونية ، وخاصة أنيون الهيدروكسيل OH ^-.

في حين أن التفاعل الثاني يخضع لتعريف Bronsted-Lowry ، حيث يتم بروتونات B أو يقبل H ⁺ من الماء.

ومع ذلك ، فإن التفاعلين ، عندما يؤسسان توازنًا ، يعتبران انفصالًا ضعيفًا للقاعدة.

الأمونيا

ربما تكون الأمونيا هي القاعدة الضعيفة الأكثر شيوعًا للجميع. يمكن تحديد تفككها في الماء على النحو التالي:

NH ₃ (aq) + H ₂ O (l) <=> NH ₄ ⁺ (aq) + OH ^- (aq)

لذلك ، يقع NH ₃ في فئة القواعد التي يمثلها 'B'.

يتم الحصول على ثابت تفكك الأمونيا K _b بالتعبير التالي:

ك _ب = /

عند درجة حرارة 25 درجة مئوية في الماء يكون حوالي 1.8 × 10 ^-5. حساب ثم pK _b لدينا:

pK _b = - سجل K _ب

= 4.74

في تفكك NH _{3 ،} يتلقى بروتونًا من الماء ، لذلك يمكن اعتبار الماء حمضًا وفقًا لـ Bronsted-Lowry.

الملح المتكون على الجانب الأيمن من المعادلة هو هيدروكسيد الأمونيوم ، NH ₄ OH ، الذي يذوب في الماء وليس أكثر من أمونيا مائية. ولهذا السبب يتم استيفاء تعريف Arrenhius للقاعدة باستخدام الأمونيا: حيث ينتج عن انحلالها في الماء أيونات NH ₄ ⁺ و OH ^-.

NH ₃ قادر على التبرع بزوج من الإلكترونات غير المشتركة الموجودة على ذرة النيتروجين ؛ هذا هو المكان الذي يأتي فيه تعريف لويس للقاعدة.

مثال على الحساب

يكون تركيز المحلول المائي للميثيل أمين ذو القاعدة الضعيفة (CH ₃ NH ₂) كما يلي: قبل التفكك = 0.010 M ؛ بعد التفكك = 0.008 م.

احسب K _b و pK _b و pH ونسبة التأين.

ك _ب

أولاً يجب كتابة معادلة تفككه في الماء:

CH ₃ NH ₂ (aq) + H ₂ O (l) <=> CH ₃ NH ₃ ⁺ (aq) + OH ^- (aq)

بعد التعبير الرياضي لـ K _b

ك _ب = /

في حالة التوازن =. تأتي هذه الأيونات من تفكك CH ₃ NH ₂ ، لذلك يتم إعطاء تركيز هذه الأيونات من خلال الفرق بين تركيز CH ₃ NH ₂ قبل وبعد الانفصال.

_مفكك = _أولية - _توازن

_منفصلة = 0.01 م - 0.008 م

= 0.002 م

إذن = = 2 ∙ 10 ^-3 م

ك _ب = (2 ∙ 10 ^-3) ² م / (8 ∙ 10 ^-2) م

= 5 10 ^-4

pK _ب

بحساب K _b ، من السهل جدًا تحديد pK _b

pK _b = - سجل Kb

ص ك _ب = - سجل 5 10 ^-4

= 3،301

الرقم الهيدروجيني

لحساب الأس الهيدروجيني ، نظرًا لأنه محلول مائي ، يجب أولاً حساب الأس الهيدروجيني وطرحه من 14:

الرقم الهيدروجيني = 14 - pOH

pOH = - سجل

ومنذ OH ^- وتركيز معروفة ، وحساب واضح وصريح

pOH = -log 2 ∙ 10 ^-3

= 2.70

الرقم الهيدروجيني = 14 - 2.7

= 11.3

نسبة التأين

لحسابها ، يجب تحديد مقدار القاعدة التي تم فصلها. بما أن هذا تم بالفعل في النقاط السابقة ، فإن المعادلة التالية تنطبق:

(/ ^°) × 100٪

حيث ^° هو التركيز الأولي للقاعدة ، وتركيز حمضها المترافق. حساب ثم:

نسبة التأين = (2 10 ^-3 / 1 10 ^-2) × 100٪

= 20٪

الخصائص

- القواعد الأمينية الضعيفة لها طعم مر مميز موجود في الأسماك ويتم تحييده باستخدام الليمون.

- لديهم ثابت تفكك منخفض ، وهذا هو سبب تسببهم في انخفاض تركيز الأيونات في المحلول المائي. عدم كونه موصلات جيدة للكهرباء لهذا السبب.

- في المحلول المائي ، تنشأ درجة حموضة قلوية معتدلة ، ولهذا السبب تغير لون ورق عباد الشمس من الأحمر إلى الأزرق.

- معظمها من الأمينات (قواعد عضوية ضعيفة).

-بعضها القواعد المترافقة للأحماض القوية.

- تحتوي القواعد الجزيئية الضعيفة على بنى قادرة على التفاعل مع H ⁺.

أمثلة

الأمينات

-Methylamine، CH ₃ NH ₂ ، كيلو بايت = 5.0 ∙ 10 ^-4 ، الصحوة = 3.30

-Dimethylamine، (CH ₃) ₂ NH، كيلو بايت = 7.4 ∙ 10 ^-4 ، الصحوة = 3.13

- ترايميثيل أمين ، (CH ₃) ₃ N ، Kb = 7.4 10 ^-5 ، pKb = 4.13

- بيريدين ، C ₅ H ₅ N ، Kb = 1.5 10 ^-9 ، pKb = 8.82

-أنيلين ، C ₆ H ₅ NH ₂ ، Kb = 4.2 * 10 ^-10 ، pKb = 9.32.

قواعد النيتروجين

القواعد النيتروجينية: الأدينين ، الجوانين ، الثايمين ، السيتوزين ، اليوراسيل هي قواعد ضعيفة مع المجموعات الأمينية ، والتي هي جزء من نيوكليوتيدات الأحماض النووية (DNA و RNA) ، حيث توجد المعلومات الخاصة بالانتقال الوراثي.

الأدينين ، على سبيل المثال ، هو جزء من جزيئات مثل ATP ، خزان الطاقة الرئيسي للكائنات الحية. علاوة على ذلك ، يوجد الأدينين في الإنزيمات المساعدة مثل فلافين أدينيل ثنائي النوكليوتيد (FAD) والنيكوتين أدينيل ثنائي النوكليوتيد (NAD) ، والتي تشارك في العديد من تفاعلات تقليل الأكسيد.

القواعد المرافقة

القواعد الضعيفة التالية ، أو التي يمكن أن تؤدي وظيفة على هذا النحو ، مرتبة بترتيب تنازلي للأساسيات: NH ₂ > OH ^- > NH ₃ > CN ^- > CH ₃ COO ^- > F ^- > NO ₃ ^- > Cl ^- > Br ^- > أنا ^- > ClO ₄ ^-.

يشير موقع القواعد المترافقة للهيدرات في التسلسل المحدد إلى أنه كلما زادت قوة الحمض ، انخفضت قوة قاعدته المترافقة.

على سبيل المثال ، الأنيون I ^- قاعدة ضعيفة للغاية ، بينما NH ₂ هي الأقوى في السلسلة.

من ناحية أخرى ، للإنهاء ، يمكن ترتيب أساسيات بعض القواعد العضوية الشائعة بالطريقة التالية: alkoxide> aliphatic amines ≈ phenoxides> carboxylates = aromatic amines ≈ heterocyclic amines.

المراجع

1. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء. (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.
2. ^ Lleane Nieves M. (24 آذار 2014). الأحماض والقواعد.. تم الاسترجاع من: uprh.edu
3. ويكيبيديا. (2018). قاعدة ضعيفة. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
4. فريق التحرير. (2018). قوة القاعدة وثابت التفكك الأساسي. المواد الكيميائية. تم الاسترجاع من: iquimicas.com
5. Chung P. (22 آذار 2018). الأحماض والقواعد الضعيفة. نصوص الكيمياء. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org