Nema sumnje da ste čuli za to kiseline i vjerojatno mogu navesti nekoliko samo iz čitanja etiketa hrane: Limunska kiselina. Octena kiselina. Istodobno, znate da barem neke kiseline mogu biti štetne ako se s njima rukujete, pa različite kiseline očito imaju različita svojstva, uključujući različite jakosti.
Baze ima i svugdje u svijetu, iako se čini da iz nekog razloga dobivaju manje publiciteta. Kao i kiseline, baze mogu oštetiti biološke i druge materijale. Naišli ste na jaku bazu u obliku izbjeljivača za kućanstvo (NaClO ili natrijev hipoklorit).
Kiseline i lužine komplementarne su u gotovo svakom pogledu, a jedna se čak može koristiti za "neutraliziranje" druge, kao kod uzimanja oralnih pića antacid tablete za borbu protiv želučane kiseline. Dio toga je u nomenklaturi; kada se kiseline zapravo ponašaju poput kiselina, one postaju baze, što znači i za ponašanje baza. Razumijevanje konjugirane kiseline i baze je neophodno za savladavanje kemijskih reakcija.
Povijest kiseline i baze
Još sredinom 1600-ih,
Robert Boyle, koji je izgleda bio uključen u otprilike svaki kemijski eksperiment u to doba, shvatio je to određena rješenja imala su svojstva poput sposobnosti oštećenja uronjenih tvari ili njihove promjene boje, i da bi se ovi učinci mogli spriječiti ili negirati dodavanjem alkalnih spojeva, za koje se danas zna da su bazični.1923. god. Johannes Brønsted i Thomas Lowry formalno definirane kiseline i baze u smislu prijenosa vodikovih iona (H+).
Brønsted-Lowry-ove kiseline
Konjugirana baza kiseline je spoj koji ostaje nakon što kiselina donira vodikov ion, a konjugirana kiselina baze je spoj koji ostaje nakon što jon vodikov ion prihvati baza.
A Brønsted-Lowryjeva kiselina je stoga jednostavno molekula koja može donirati vodikov ion (koji je pozitivno nabijeni atom) drugoj molekuli; ostatak te kiseline naziva se njezin konjugirana baza. Na primjer, kada klorovodična kiselina donira proton, kloridni ion iza nas je konjugirana baza:
HCl → H++ Kl−
Ponekad će kiselina biti pozitivno nabijena prije doniranja svog vodikovog iona, a ne neutralna kao u slučaju HCl. To se može primijetiti kod amonijev ion doniranje protona da postane konjugirana baza amonijak:
NH4+ → H++ NH3
H2PO4−: Kiselina ili baza?
Do sada ste vidjeli primjere spojeva s formulama koji jasno pokazuju djeluje li molekula kao kiselina ili kao baza (ili, u tom smislu, ni kao jedno ni drugo). Ako vidite ion bez atoma vodika, kao što je Cl−, znate da to ne može biti kiselina, jer nema protone, ali da bi mogla biti baza, jer je to anion s nabojem od -1 i "željan" preuzimanja protona.
Ali što je sa spojevima s više atoma vodika dostupnih za razmjenu? U pravom okruženju može spoj koji djeluje kao baza u prisutnosti dovoljno jake kiseline također djeluju kao kiselina u prisutnosti dovoljno jake baze. (Razmislite o bazama kao o „izvlačićima vodikovih iona“. Takav se spoj naziva amfoterni ili amfiprotski.
Klasičan primjer je dihidrogen fosfat ion H2PO4−. U prisutnosti jake kiseline HBr, ova molekula lako prihvaća vodikov ion iz kiseline da postane fosforna kiselina (H3PO4). Ipak u prisutnosti bazičnog hidroksida (OH−), ioni, dihidrogen fosfat umjesto toga donira proton da postane monohidrogen fosfat (HPO42−).
-
Konjugirana baza H2PO4−
je dakle HPO42−i konjugirane kiseline od
H2PO4− je H3PO4.