Конъюгированная кислота

A конъюгированная кислота в рамках теории кислоты и основания Бренстеда – Лоури представляет собой химическое соединение, образованное когда кислота отдает протон (H ) основанию - другими словами, это основание с добавленным к нему ионом водорода, как в обратной реакции он теряет ион водорода. С другой стороны, основание конъюгата - это то, что остается после того, как кислота отдала протон во время химической реакции. Следовательно, сопряженное основание представляет собой разновидность, образованную при удалении протона из кислоты, поскольку в обратной реакции оно может получить ион водорода. Поскольку некоторые кислоты способны выделять несколько протонов, сопряженное основание кислоты может само быть кислотным.

Вкратце, это можно представить как следующую химическую реакцию:

кислота + основание ⇌ конъюгатное основание + конъюгат кислота

Йоханнес Николаус Бронстед и Мартин Лоури представили теорию Бронстеда – Лоури, согласно которой любое соединение, которое может переносить протон в любое другое соединение, является кислотой, и соединение, которое принимает протон, является основанием. Протон - это ядерная частица с единичным положительным электрическим зарядом; он представлен символом H, потому что он составляет ядро ​​ атома водорода , то есть катион водорода.

A катион может быть сопряженной кислотой, а анион может быть сопряженным основанием, в зависимости от того, какое вещество задействовано и какая кислотно-основная теория является точкой зрения. Простейшим анионом, который может быть сопряженным основанием, является сольватированный электрон, сопряженная кислота которого представляет собой атомарный водород.

• 1 Кислотно-основные реакции
• 2 Сила конъюгатов
• 3 Определение конъюгированных кислотно-основных пар
• 4 Области применения
• 5 Таблица кислот и их сопряженных оснований
• 6 Таблица оснований и сопряженных с ними кислот
• 7 См. также
• 8 Ссылки
• 9 Внешние ссылки

В кислотно-основной реакции кислота плюс основание реагирует с образованием конъюгата основания и конъюгата кислоты:

Конъюгаты образуются, когда кислота теряет протон водорода или основание приобретает протон водорода. См. Следующий рисунок:

Мы говорим, что молекула воды является сопряженной кислотой иона гидроксида после того, как последний получил протон водорода, подаренный аммонием. С другой стороны, аммиак представляет собой основание-конъюгат кислого аммония после того, как аммоний отдал ион водорода для образования молекулы воды. Мы также можем называть ОН- конъюгированным основанием H. 2O, поскольку молекула воды отдает протон для производства NH. 4в обратной реакции, которая является преобладающим процессом в природе из-за силы основание NH. 3над ионом гидроксида. На основании этой информации становится ясно, что термины «кислота», «основание», «конъюгированная кислота» и «конъюгированное основание» не являются фиксированными для определенных химических веществ; но взаимозаменяемы в зависимости от протекающей реакции.

Сила конъюгированной кислоты прямо пропорциональна его константе диссоциации. Если конъюгированная кислота сильная, ее диссоциация будет иметь более высокую константу равновесия, и продукты реакции будут предпочтительнее. Сила сопряженного основания можно рассматривать как склонность разновидностей «притягивать» протоны водорода к себе. Если основание конъюгата классифицируется как сильное, оно будет «удерживать» протон водорода в растворе, и его кислота не будет диссоциировать.

Если вид классифицируется как сильная кислота, его сопряженное основание будет слабым. Примером этого случая может быть диссоциация соляной кислоты HCl в воде. Поскольку HCl является сильной кислотой (она в значительной степени диссоциирует), ее сопряженное основание (Cl.) будет слабым сопряженным основанием. Следовательно, в этой системе большая часть H. будет в форме иона гидрокония H. 3O. вместо присоединенного к аниону Cl, и сопряженное основание будет слабее, чем молекула воды.

С другой стороны, если вид классифицируется как слабая кислота, его сопряженное основание не обязательно будет сильным основанием. Учтите, что ацетат, сопряженное основание уксусной кислоты, имеет константу диссоциации основания (Kb) приблизительно 5,6х10, что делает его слабым основанием. Для того, чтобы у вида было сильное сопряженное основание, оно должно быть очень слабой кислотой, например, такой как вода.

Кислота и основание конъюгата, а также основание и конъюгированная кислота известны как пары конъюгата. При обнаружении сопряженной кислоты или основания важно смотреть на реагенты из химического уравнения. В этом случае реагентами являются кислоты и основания, и кислота соответствует сопряженному основанию на стороне продукта химического уравнения; как и основание для конъюгированной кислоты на стороне продукта уравнения.

Чтобы идентифицировать конъюгированную кислоту, найдите пару связанных соединений. кислотно-щелочная реакция может рассматриваться как до, так и после. Передняя часть - это реагирующая часть уравнения, вторая - это часть уравнения, относящаяся к продукту. Конъюгированная кислота в обратной части уравнения получает ион водорода, поэтому в передней части уравнения соединение, которое имеет на один ион водорода меньше, чем у сопряженной кислоты, является основанием. Основание конъюгата в задней части уравнения потеряло ион водорода, поэтому в передней части уравнения соединение, которое имеет еще один ион водорода конъюгированного основания, является кислотой.

Рассмотрим следующую кислотно-щелочную реакцию:

HNO. 3+ H. 2O → H. 3O. + NO. 3

Азотная кислота (HNO. 3) кислоты, потому что она отдает протон молекуле воды, а ее сопряженное основание - нитрат (NO. 3). Молекула воды действует как основание, потому что она принимает протон водорода, а его сопряженная кислота представляет собой ион гидрокония (H. 3O.).

Одно из применений конъюгированных кислот и оснований заключается в буферных системах, которые включают буферный раствор. В буфере используется слабая кислота и ее конъюгированная основа (в форме соли) или слабое основание и ее конъюгированная кислота, чтобы ограничить изменение pH во время процесса титрования. Буферы имеют как органические, так и неорганические химические применения. Например, помимо буферов, используемых в лабораторных процессах, наша кровь действует как буфер для поддержания pH. Самым важным буфером в нашем кровотоке является буфер угольной кислоты-бикарбоната, который предотвращает резкие изменения pH при введении CO. 2. Это работает как таковое:

Кроме того, вот таблица стандартных буферов.

Буферный агент	pKa	Полезный диапазон pH
Лимонная кислота	3,13, 4,76, 6,40	2,1 - 7,4
Уксусная кислота	4,8	3,8 - 5,8
KH2PO4,	7,2	6,2 - 8,2
CHES	9,3	8,3–10,3
Борат	9,24	8,25 - 10,25

Вторым распространенным применением органического соединения могло бы быть производство буфера с уксусной кислотой. уксусная кислота, слабая кислота с формулой CH. 3COOH, была превращена в буферный раствор, ее необходимо было объединить с ее конъюгированным основанием CH. 3COO. в форме соли. Полученная смесь называется ацетатным буфером, состоящим из водного раствора CH266>COOH и d водный CH266>COONa. Уксусная кислота, наряду со многими другими слабыми кислотами, служат полезными компонентами буферов в различных лабораторных условиях, каждая из которых полезна в пределах своего собственного диапазона pH.

Примером неорганического соединения может быть медицинское использование конъюгата основания молочной кислоты, известного как лактат, в растворе Лактата Рингера и растворе Хартмана. Молочная кислота имеет формулу C. 3H. 6O. 6, и ее конъюгированная основа используется во внутривенных жидкостях, которые состоят из катионов натрия и калия вместе с лактатом и анионами хлорида в растворе с дистиллированной водой. Эти жидкости обычно изотоничны по отношению к человеческой крови и обычно используются для повышения уровня жидкости в системе после тяжелой кровопотери из-за травмы, операции или ожога.

В таблице ниже приведены несколько примеров кислот и их конъюгированных оснований; обратите внимание, как они отличаются всего на один протон (ион H). Сила кислоты уменьшается, а сила сопряженного основания увеличивается вниз по таблице.

Напротив, вот таблица оснований и сопряженных с ними кислот. Точно так же сила основания уменьшается, а сила конъюгированной кислоты увеличивается вниз по таблице.

• Буферный раствор
• Депротонирование
• Протонирование
• Соль (химия)

• MCAT General Chemistry Review - 10.4 Титрование и буферы
• Лаборатория фармацевтики и компаундирования - Буферы и емкость буфера.