Hvordan bestemme konjugerte syrer

Du har uten tvil hørt om syrer og kan sannsynligvis nevne noen bare fra å lese matetiketter: Sitronsyre. Eddiksyre. Samtidig vet du at i det minste noen syrer kan være skadelige hvis du så mye som håndterer dem, så forskjellige syrer har helt klart forskjellige egenskaper, inkludert forskjellige styrker.

Baser er også overalt i verden, selv om de av en eller annen grunn ser ut til å få mindre omtale. Som syrer, kan baser være skadelige for biologiske og andre materialer. Du har møtt en sterk base i form av blekemiddel til husholdningsvask (NaClO eller natriumhypokloritt).

Syrer og baser er komplementære på nesten alle måter, og den ene kan til og med brukes til å "nøytralisere" den andre, som med å ta oralt syrenøytraliserende tabletter for å bekjempe magesyre. En del av dette er i nomenklaturen; når syrer faktisk oppfører seg som syrer, blir de baser, og ditto for basenes oppførsel. Forståelse konjugerte syrer og baser er viktig for å mestre kjemiske reaksjoner.

Så langt tilbake som på midten av 1600-tallet, Robert Boyle, som så ut til å være involvert i omtrent alle kjemieksperimenter på den tiden, skjønte det visse løsninger hadde egenskaper som evnen til å skade nedsenkede stoffer eller endre deres farger, og at disse effektene kunne forhindres eller negeres ved tilsetning av alkaliforbindelser, som i dag er kjent for å være basiske.

I 1923, Johannes Brønsted og Thomas Lowry formelt definerte syrer og baser når det gjelder overføring av hydrogenioner (H⁺).

Konjugatbasen til en syre er forbindelsen som er igjen etter at et hydrogenion er donert av syren, og konjugatsyren av en base er forbindelsen som er igjen etter at et hydrogenion er akseptert av utgangspunkt.

EN Brønsted-Lowry syre er derfor ganske enkelt et molekyl som kan donere et hydrogenion (som er et positivt ladet atom) til et annet molekyl; resten av den syren kalles dens konjugert base. For eksempel når saltsyre donerer et proton, den kloridion igjen er den konjugerte basen:

HCl → H⁺+ Cl⁻

Noen ganger vil en syre bli positivt ladet før den gir sin hydrogenion, i stedet for nøytral som i tilfelle av HCl. Dette kan observeres med ammoniumion donere en proton for å bli den konjugerte basen ammoniakk:

NH₄⁺ → H⁺+ NH₃

Så langt har du sett eksempler på forbindelser med formler som gjør det åpenbart om molekylet fungerer som en syre eller som en base (eller for den saks skyld som ingen av dem). Hvis du ser et ion uten hydrogenatomer inkludert, for eksempel Cl⁻, du vet at det ikke kan være en syre, siden det ikke har noen protoner, men at det kan være en base, siden det er et anion med en ladning på −1 og "ivrig" etter å ta på seg et proton.

Men hva med forbindelser med flere hydrogenatomer tilgjengelig for utveksling? I riktig miljø kan en forbindelse som fungerer som en base i nærvær av en sterk nok syre også fungere som en syre i nærvær av en sterk nok base. (Tenk på baser som "hydrogen-ion-pullers." En slik forbindelse kalles amfoterisk eller amfiprotisk.

Et klassisk eksempel er dihydrogenfosfat ion H₂PO₄⁻. I nærvær av den sterke syren HBr aksepterer dette molekylet lett hydrogenionet fra syren som blir fosforsyre (H₃PO4). Likevel i nærvær av basisk hydroksid (OH⁻) ioner, gir dihydrogenfosfat i stedet en proton for å bli monohydrogenfosfat (HPO₄²⁻).

• Den konjugerte basen til H₂PO₄⁻

  er derfor HPO₄²⁻og konjugatsyren av 

  H₂PO₄⁻ er H₃PO₄.