Du har utan tvekan hört talas om syror och kan antagligen nämna några bara från att läsa matetiketter: Citronsyra. Ättiksyra. Samtidigt vet du att åtminstone vissa syror kan vara skadliga om du så mycket som hanterar dem, så olika syror har helt klart olika egenskaper, inklusive olika styrkor.
Baser finns också överallt i världen, även om de tycks få mindre publicitet av någon anledning. Precis som syror kan baser skada biologiska och andra material. Du har stött på en stark bas i form av blekmedel för hushållstvätt (NaClO eller natriumhypoklorit).
Syror och baser är komplementära på nästan alla sätt, och den ena kan till och med användas för att "neutralisera" den andra, som med att ta oralt antacida tabletter för att bekämpa magsyra. En del av detta finns i nomenklaturen; när syror faktiskt beter sig som syror blir de baser och detta för basernas beteende. Förståelse konjugatsyror och baser är viktigt för att bemästra kemiska reaktioner.
Historia av syrabas-kemi
Så långt tillbaka som i mitten av 1600-talet,
Robert Boyle, som tycktes vara inblandade i nästan varje kemiexperiment på den tiden, tänkte på det vissa lösningar hade egenskaper som förmågan att skada nedsänkta ämnen eller ändra deras färger, och att dessa effekter kunde förhindras eller förnekas genom tillsats av alkaliföreningar, som idag är kända för att vara basiska.År 1923 Johannes Brønsted och Thomas Lowry formellt definierade syror och baser i termer av överföring av vätejoner (H+).
Brønsted-Lowry-syror
Konjugatbasen av en syra är den förening som finns kvar efter att en vätejon doneras av syran, och konjugatsyran i en bas är den förening som finns kvar efter att en vätejon har accepterats av bas.
A Brønsted-Lowry-syra är därför helt enkelt en molekyl som kan donera en vätejon (som är en positivt laddad atom) till en annan molekyl; resten av den syran kallas dess konjugat bas. Till exempel när saltsyra donerar en proton, den kloridjon kvar är den konjugerade basen:
HCl → H++ Cl−
Ibland kommer en syra att vara positivt laddad innan den donerar sin vätejon, snarare än neutral som i fallet med HCl. Detta kan observeras med ammoniumjon donera en proton för att bli den konjugerade basen ammoniak:
NH4+ → H++ NH3
H2PO4−: Syra eller bas?
Hittills har du sett exempel på föreningar med formler som gör det uppenbart om molekylen fungerar som en syra eller som en bas (eller, för den delen, som varken). Om du ser en jon utan väteatomer inkluderade, såsom Cl−, du vet att det inte kan vara en syra, eftersom det inte har några protoner, utan att det kan vara en bas, eftersom det är en anjon med en laddning på -1 och "ivrig" att ta på sig en proton.
Men hur är det med föreningar med flera väteatomer tillgängliga för utbyte? I rätt miljö kan en förening som fungerar som en bas i närvaro av en tillräckligt stark syra också fungera som en syra i närvaro av en tillräckligt stark bas. (Tänk på baser som "vätejondragare." En sådan förening kallas amfoterisk eller amfiprotiskt.
Ett klassiskt exempel är dihydrogenfosfat jon H2PO4−. I närvaro av den starka syran HBr accepterar denna molekyl lätt vätejonen från syran för att bli fosforsyra (H3PO4). Ändå i närvaro av basisk hydroxid (OH−) joner, dihydrogenfosfat donerar istället en proton för att bli monovätefosfat (HPO42−).
-
Den konjugerade basen av H2PO4−
är därför HPO42−och konjugatsyran av
H2PO4− är H3PO4.