Συζυγή ζεύγη οξέος και βάσης

Με μια ματιά

Σε αντίδραση μεταφοράς πρωτονίου χαρακτηρίζεις ως οξύ κατά Brønsted και Lowry το σωματίδιο που δίνει πρωτόνιο και ως βάση εκείνο που το δέχεται. Σχηματίζεις κάθε συζυγές ζεύγος από 2 σωματίδια σε αντίθετες πλευρές της αντίδρασης που διαφέρουν κατά 1 πρωτόνιο. Στην ίδια θερμοκρασία χρησιμοποιείς την αντίστροφη σχέση ισχύος: όσο ισχυρότερο είναι το ένα μέλος, τόσο ασθενέστερο είναι το συζυγές του.

2Κεντρική ιδέα

Σε μια αντίδραση μεταφοράς πρωτονίου χαρακτηρίζεις ως οξύ κατά Brønsted και Lowry το σωματίδιο που δίνει 1 ή περισσότερα πρωτόνια. Χαρακτηρίζεις ως βάση κατά Brønsted και Lowry το σωματίδιο που δέχεται 1 ή περισσότερα πρωτόνια. Εντοπίζεις πάντα και τον δότη και τον δέκτη, επειδή οι ρόλοι εμφανίζονται μαζί στη μεταφορά πρωτονίου.

Σχηματίζεις ένα συζυγές ζεύγος οξέος και βάσης με 2 σωματίδια που βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές της ίδιας αντίδρασης και διαφέρουν κατά 1 πρωτόνιο. Όταν το οξύ δίνει 1 πρωτόνιο, σχηματίζει τη συζυγή βάση του. Όταν η βάση δέχεται 1 πρωτόνιο, σχηματίζει το συζυγές οξύ της.

Για το νερό προσδιορίζεις τον ρόλο από τη συγκεκριμένη αντίδραση. Το νερό δρα ως βάση όταν δέχεται πρωτόνιο και ως οξύ όταν δίνει πρωτόνιο.

Στην ίδια θερμοκρασία συνδέεις την ισχύ των μελών αντίστροφα. Όσο ισχυρότερο είναι το οξύ, τόσο ασθενέστερη είναι η συζυγής βάση του. Όσο ισχυρότερη είναι η βάση, τόσο ασθενέστερο είναι το συζυγές οξύ της. Για ένα συζυγές ζεύγος στο νερό και στην ίδια θερμοκρασία ισχύει:

3Εντοπίζεις τα 2 συζυγή ζεύγη

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Γράφεις την αντίδραση μεταφοράς πρωτονίου:

   $$\chem{HA}\state{aq} + \chem{B}\state{aq} \eqrxn \ion{A^-}\state{aq} + \ion{HB^+}\state{aq}$$
2. Δείξε το βήμα 2

   Εντοπίζεις ότι το $\chem{HA}\state{aq}$ δίνει 1 πρωτόνιο και το χαρακτηρίζεις ως οξύ κατά Brønsted και Lowry.

3. Δείξε το βήμα 3

   Εντοπίζεις ότι το $\chem{B}\state{aq}$ δέχεται 1 πρωτόνιο και το χαρακτηρίζεις ως βάση κατά Brønsted και Lowry.

4. Δείξε το βήμα 4

   Συνδέεις το $\chem{HA}\state{aq}$ με το $\ion{A^-}\state{aq}$, επειδή διαφέρουν κατά 1 πρωτόνιο, και σχηματίζεις το πρώτο συζυγές ζεύγος οξέος και βάσης.

5. Δείξε το βήμα 5

   Συνδέεις το $\chem{B}\state{aq}$ με το $\ion{HB^+}\state{aq}$, επειδή διαφέρουν κατά 1 πρωτόνιο, και σχηματίζεις το δεύτερο συζυγές ζεύγος οξέος και βάσης.

6. Δείξε το βήμα 6

   Ελέγχεις το συνολικό φορτίο και βρίσκεις φορτίο 0 και στις 2 πλευρές.

4Προσδιορίζεις τον ρόλο του νερού

Επιλέγεις σε ποια αντίδραση το νερό δρα ως οξύ και αιτιολογείς την επιλογή σου.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Συγκρίνεις τις 2 αντιδράσεις:

   $$\chem{HA}\state{aq} + \chem{H_2O}\state{l} \eqrxn \ion{A^-}\state{aq} + \ion{H_3O^+}\state{aq}$$

   $$\chem{B}\state{aq} + \chem{H_2O}\state{l} \eqrxn \ion{HB^+}\state{aq} + \ion{OH^-}\state{aq}$$
2. Δείξε το βήμα 2

   Στην πρώτη αντίδραση βλέπεις ότι το $\chem{H_2O}\state{l}$ δέχεται 1 πρωτόνιο και το χαρακτηρίζεις ως βάση κατά Brønsted και Lowry.

3. Δείξε το βήμα 3

   Στη δεύτερη αντίδραση βλέπεις ότι το $\chem{H_2O}\state{l}$ δίνει 1 πρωτόνιο και το χαρακτηρίζεις ως οξύ κατά Brønsted και Lowry.

4. Δείξε το βήμα 4

   Απαντάς ότι το νερό δρα ως οξύ στη δεύτερη αντίδραση, επειδή σχηματίζει το $\ion{OH^-}\state{aq}$ αφού δώσει 1 πρωτόνιο.

5. Δείξε το βήμα 5

   Ελέγχεις κάθε εξίσωση και βρίσκεις ίσο συνολικό φορτίο στις 2 πλευρές της.

5Συγκρίνεις την ισχύ συζυγών βάσεων

Σου δίνεται ότι, στην ίδια θερμοκρασία, το $\chem{HX}\state{aq}$ είναι ισχυρότερο οξύ από το $\chem{HY}\state{aq}$. Συγκρίνεις τις συζυγείς βάσεις τους.

Σκέψου το επόμενο βήμα πριν το ανοίξεις.

1. Δείξε το βήμα 1

   Γράφεις το ζεύγος $\chem{HX}\state{aq}$ και $\ion{X^-}\state{aq}$, καθώς και το ζεύγος $\chem{HY}\state{aq}$ και $\ion{Y^-}\state{aq}$, επειδή τα μέλη κάθε ζεύγους διαφέρουν κατά 1 πρωτόνιο.

2. Δείξε το βήμα 2

   Χρησιμοποιείς το δεδομένο ότι το $\chem{HX}\state{aq}$ είναι το ισχυρότερο από τα 2 οξέα.

3. Δείξε το βήμα 3

   Εφαρμόζεις την αντίστροφη σχέση ισχύος και συμπεραίνεις ότι το $\ion{X^-}\state{aq}$ είναι ασθενέστερη βάση από το $\ion{Y^-}\state{aq}$.

6Αποφεύγεις συνηθισμένα λάθη

• Μη σχηματίζεις συζυγές ζεύγος μόνο επειδή 2 σωματίδια βρίσκονται σε αντίθετες πλευρές· ελέγχεις ότι διαφέρουν κατά 1 πρωτόνιο.
• Μην αποδίδεις στο νερό μόνιμα τον ίδιο ρόλο· ελέγχεις αν δέχεται ή δίνει πρωτόνιο στη συγκεκριμένη αντίδραση.
• Μην εντοπίζεις μόνο το οξύ· βρίσκεις και τη βάση που δέχεται το πρωτόνιο.
• Μην αποδίδεις μεγάλη ισχύ και στα 2 μέλη ενός συζυγούς ζεύγους· συνδέεις τις ισχείς τους αντίστροφα στην ίδια θερμοκρασία.