HCO3- Οξύ ή Βάση: 7 γεγονότα που πρέπει να γνωρίζουν οι αρχάριοι!

Σε αυτό το άρθρο, θα πρέπει να συζητήσουμε το HCO3- οξύ ή βάση και λεπτομερή γεγονότα.

Το HCO3- οξύ ή βάση είναι η κύρια εστίαση εδώ, είναι ένα οξοανιόν άνθρακα, που ονομάζεται διττανθρακικό. Το διττανθρακικό είναι η συζευγμένη βάση του ανθρακικού οξέος. Γενικά, το HCO3- συμπεριφέρεται ως βάση, αλλά σε ορισμένες συνθήκες, μπορεί να λειτουργήσει και ως οξύ.

Στη δομή διττανθρακικού, το άτομο C συνδέεται με δύο ομάδες Ο και μία -ΟΗ. Και τα δύο άτομα Ο συνδέονται με διπλό δεσμό με το άτομο C και η ομάδα ΟΗ συνδέεται με έναν απλό δεσμό, επομένως το αρνητικό φορτίο βρίσκεται μόνο στο C. Αυτό το αρνητικό φορτίο παίζει σημαντικό ρόλο στην οξεοβασική χημεία των διττανθρακικών.

Μερικά στοιχεία για το HCO3-

Το διττανθρακικό είναι ένα ομοιοπολικό μοριακό ανιόν, το κεντρικό άτομο C είναι το sp2 υβριδοποιείται και γενικά, είναι ήπιας βασικής φύσης.

Στο διττανθρακικό, υπάρχουν δύο δεσμοί π και δύο δεσμοί σίγμα μαζί με ένα αρνητικό φορτίο. Είναι μερικώς διαλυτό στο νερό αλλά πιο διαλυτό σε οποιοδήποτε οργανικό διάλυμα. Η παρουσία της ομάδας -ΟΗ το καθιστά βασικό και λόγω της παρουσίας δύο διπλοί δεσμοί, μπορούμε να υπολογίσουμε το pK τουa στην κλίμακα Pauling χρησιμοποιώντας τον τύπο 8-5 p, όπου p είναι ο αριθμός του κετονικού οξυγόνου.

HCO3- οξύ ή βάση σε νερό

Η οξεοβασική συμπεριφορά οποιουδήποτε είδους στο νερό εξαρτάται από την υψηλή ενθαλπία ενυδάτωσης του πρωτονίου.

Στο νερό, το διττανθρακικό ιόν αντιδρά για να σχηματίσει ένα ασθενές οξύ και ιόν υδροξειδίου. Λόγω του σχηματισμού ισχυρού υδροξειδίου βασικών ειδών, ολόκληρο το διάλυμα είναι βασικό στη φύση και παρέχει το πρωτόνιο σχηματίζοντας ανθρακικό οξύ. Σε κατάσταση ισορροπίας, η συγκέντρωση του ιόντος υδροξειδίου είναι υψηλότερη και τότε το διττανθρακικό συμπεριφέρεται ως βάση στο νερό.

ΟΠΕΠ3- + Η2Ο = Η2CO3 + ΟΗ-

Ως οργανικό οξύ, το ανθρακικό οξύ είναι ένα πολύ ασθενές οξύ, ιονίζεται πολύ αργά, επομένως η βασικότητα του διαλύματος εξαρτάται από το ΟΗ-.

ΟΠΕΠ3- Bronsted βάση ή οξύ

Το 1923 οι Brönsted και Lowry πρότειναν μια ιδέα για είδη οξέος-βάσης, σύμφωνα με την ιδέα τους, ένα είδος που απελευθερώνει πρωτόνιο είναι ένα οξύ Bronsted και οποιοδήποτε είδος τείνει να δέχεται το πρωτόνιο ως βάση Bronsted. 

Από αυτό, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι οποιοδήποτε είδος δότη υδρογόνου θα είναι οξύ Bronsted και ομοίως, οποιοδήποτε είδος αποδέκτη υδρογόνου είναι βάση Bronsted.

Έτσι, πρώτα ελέγχουμε για διττανθρακικό ιόν ότι είναι η δωρεά ή η αποδεκτή φύση του υδρογόνου και στη συνέχεια το κατηγοριοποιούμε ανά οξύ Bronsted ή βάση Bronsted. Σε υδατικό διάλυμα, ελέγχουμε το HCO3- οξύ ή βάση.

ΟΠΕΠ3- + Η2Ο = Η3O+ + CO32-

Από την παραπάνω εξίσωση, μπορούμε να δούμε ότι όταν το διττανθρακικό αντιδρά με το νερό παράγει ιόν υδρονίου με δωρεές του πρωτονίου του. Έτσι, το διττανθρακικό είναι οξύ Bronsted καθώς δίνει ένα πρωτόνιο και κάνει το διάλυμα όξινο επίσης επειδή το ιόν υδρονίου είναι πιο όξινο στη φύση του.

ΟΠΕΠ3- Βάση ή οξύ Lewis

Ο Lewis πρότεινε μια θεωρία όξινου βασικού χαρακτήρα οποιωνδήποτε ουσιών με βάση την ηλεκτρονική τους δομή. Σύμφωνα με τον ίδιο, κάθε ουσία που μπορεί να δεχτεί ηλεκτρόνια ή ειδικά μεμονωμένα ζεύγη για να σχηματίσει έναν ομοιοπολικό δεσμό ονομάζεται lewis acid και κάθε ουσία που δίνει ζεύγη ηλεκτρονίων πιο συγκεκριμένα μεμονωμένα ζεύγη για να σχηματίσει έναν ομοιοπολικό δεσμό ονομάζεται βάση lewis.

Έτσι Το οξύ λούις περιέχει ένα κενό τροχιακό για να δέχεται τα ηλεκτρόνια και η βάση του Λούις πρέπει να περιέχει μεμονωμένα ζεύγη μέσα στο. Στην πραγματικότητα, στην έννοια οξέος-βάσης Lewis τα ηλεκτρόνια μεταφέρουν HOMO της βάσης lewis στο LUMO του οξέος lewis.

Για να κατανοήσουμε την έννοια της οξεοβασικής Lewis για το διττανθρακικό, θα πρέπει να εξετάσουμε τη διαθεσιμότητά του σε κενό τροχιακό ή την παρουσία μεμονωμένων ζευγών διττανθρακικών. Πρώτα απ 'όλα, πρέπει να το ελέγξουμε δομή συντονισμού lewis.

HCO3- οξύ ή βάση
Δομή διττανθρακικού συντονισμού

Από τη δομή συντονισμού των διττανθρακικών, είναι προφανές ότι υπάρχουν τέσσερα ζεύγη μεμονωμένων ζευγών που είναι διαθέσιμα για διττανθρακικά που μπορούν να δωρίσουν ανά πάσα στιγμή από το οξυγόνο μόνο μέσω συντονισμού και το αρνητικό φορτίο του άνθρακα είναι επίσης δωρεά. Δεν υπάρχει κενό τροχιακό για την αποδοχή ηλεκτρονίων.

Η περίληψη των ουσιών θα συμπεριφερόταν ως βάση lewis

  • Ένα μόριο έχει περισσότερα ηλεκτρόνια από το οκτάδα του.
  • Το κεντρικό άτομο πρέπει να είναι μη μέταλλο ή λιγότερο ηλεκτραρνητικό
  • Ένα μόριο ή ιόν που είναι ικανό να δώσει ζεύγος ηλεκτρονίων με αναδιάταξη των ηλεκτρονίων σθένους του μέσω συντονισμού.
  • Έχοντας μετατοπισμένο σύστημα ηλεκτρονίων π
  • Το κεντρικό άτομο πολλών μορίων μπορεί να είναι πολώσιμο.

Όλα τα παραπάνω κριτήρια πληρούνται για το διττανθρακικό ιόν. Ετσι, Το διττανθρακικό συμπεριφέρεται ως βάση lewis.

Είναι HCO3- συζευγμένο οξύ ή βάση;

Το συζευγμένο ζεύγος οξέος-βάσης αναφέρεται συχνά ως οποιοδήποτε είδος που διαφέρει το ένα από το άλλο ως προς την έκταση της δυνατότητας μεταφοράς πρωτονίων.

Όσο υψηλότερη είναι η ικανότητα οποιουδήποτε είδους να δώσει πρωτόνιο σε ένα συγκεκριμένο μέσο τόσο μεγαλύτερη θα είναι η οξύτητά του στο συγκεκριμένο μέσο. Και πάλι μπορούμε να πούμε ότι το αντίστοιχο Η συζευγμένη βάση ενός ισχυρού οξέος είναι ασθενούς φύσης. Άρα, το αντίστοιχο συζυγές οξύ μιας ισχυρής βάσης είναι ασθενές στη φύση.

Ο οξεοβασικός χαρακτήρας επηρεάζεται επίσης από το είδος του διαλύτη που πρέπει να χρησιμοποιήσουμε. Επειδή σε ένα συγκεκριμένο μέσο η αλληλεπίδραση του συζυγούς ζεύγους οξέος-βάσης είναι διαφορετική και ανάλογα με αυτή την αλληλεπίδραση μπορούμε να κατηγοριοποιήσουμε τη φύση του συζυγούς οξέος-βάσης.

Για τα διττανθρακικά ιόντα, τη συζευγμένη όξινη βάση θα πρέπει να θεωρήσουμε το υδατικό μέσο.

ΟΠΕΠ3- μπορεί εύκολα να δεχτεί ένα πρωτόνιο από το νερό και να σχηματίσει ανθρακικό οξύ, θα πρέπει να εξετάσουμε την ισορροπία.

Διττανθρακικό ως συζευγμένη βάση

Στην παραπάνω εξίσωση, μπορούμε να δούμε ότι η ισορροπία μετατοπίζεται περισσότερο προς την αριστερή πλευρά, επομένως ο σχηματισμός ανθρακικού οξέος δεν είναι τόσο εφικτός. Το ανθρακικό οξύ είναι ασθενές οξύ καθώς είναι οργανικό οξύ, επομένως η αντίστοιχη βάση του που είναι διττανθρακική είναι πιο βασική στη φύση.

Έτσι HCO3- είναι μια ισχυρή συζυγής βάση.

Και πάλι, εξετάζουμε μια άλλη αντίδραση όπου το διττανθρακικό μπορεί να απελευθερώσει ένα πρωτόνιο από αυτό, η διαδικασία δεν είναι τόσο ευνοϊκή καθώς το C είναι πιο αρνητικά φορτισμένο εδώ και η απελευθέρωση ενός άλλου ατόμου από αυτό το μόριο είναι μια πιο δύσκολη διαδικασία. Έτσι, η ισορροπία είναι πάντα πιο προς τα πίσω.

Διττανθρακικό ως συζευγμένο οξύ

Εδώ το σενάριο είναι διαφορετικό από το προηγούμενο. Μετά τη δωρεά του διττανθρακικού πρωτονίου η μεταφορά σε ανθρακικό ιόν και το ανθρακικό είναι μια ισχυρή βάση από το ίδιο το διττανθρακικό. Εδώ λοιπόν ο σχηματισμός της ισχυρής συζυγούς βάσης σημαίνει ότι το διττανθρακικό είναι ένα ασθενές οξύ.

Έτσι, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι το διττανθρακικό μπορεί να δείξει συζευγμένο ζεύγος οξέος-βάσης όπου η συζευγμένη του βάση είναι διττανθρακική που είναι ισχυρή βάση και το συζευγμένο οξύ είναι ανθρακικό οξύ που είναι ασθενές οξύ.

Συζευγμένο οξύΣυζευγμένη βάση
Διττανθρακικό (ΟΠΕΠ3-)Ανθρακικό (CO32-)
Ανθρακικό οξύ (H2CO3)Διττανθρακικό (ΟΠΕΠ3-)

Όταν HCO3- είναι οξύ;

Το νερό είναι αμφοτερικής φύσης, επομένως το νερό μπορεί να συμπεριφέρεται και ως οξύ και ως βάση.

Στην πραγματικότητα, οποιαδήποτε ουσία μπορεί να συμπεριφέρεται ως οξύ ή βάση με βάση το μέσο. Έτσι, το διττανθρακικό μπορεί να δράσει ως οξύ παρουσία μιας ισχυρής βάσης σε ένα υδατικό μέσο. Όταν το διττανθρακικό αντιδρά με ιόν υδροξειδίου που είναι πιο βασικό από το διττανθρακικό, αντλεί πρωτόνιο από τα διττανθρακικά και τα διττανθρακικά συμπεριφέρονται ως οξύ εκεί.

Το διττανθρακικό δρα ως οξύ

Το διττανθρακικό δωρίζει το πρωτόνιό του σε υδροξείδιο και το πρώτο γίνεται ανθρακικό ιόν και αργότερα θα σχηματίσει ένα μόριο νερού. Οποτε εδω Το διττανθρακικό συμπεριφέρεται ως οξύ του οποίου η συζευγμένη βάση είναι ανθρακική παρουσία ιόντος υδροξειδίου.

Όταν HCO3- είναι βάση;

Το διττανθρακικό συμπεριφέρεται ως βάση ανεξάρτητα από τη φύση του μέσου.

Σε πρωτικό διαλύτη το διττανθρακικό δέχεται εύκολα ένα πρωτόνιο και σχημάτισε ένα ουδέτερο είδος που είναι ένα ασθενές οξύ. Έτσι, έχει την ικανότητα να αφαιρεί πρωτόνια από οποιονδήποτε πρωτονιακό διαλύτη ή πρωτονιωμένο είδος.

Το διττανθρακικό δρα ως βάση

Εδώ το διττανθρακικό δέχεται ένα πρωτόνιο από ιόν υδρονίου και γίνεται ανθρακικό οξύ και αργότερα θα μετατραπεί σε νερό. Ετσι, Το διττανθρακικό μπορεί να συμπεριφέρεται ως βάση με την παρουσία οποιουδήποτε πρωτονιωμένου διαλύτη ή ο δότης πρωτονίων και τα διττανθρακικά μπορούν να αφαιρέσουν αυτό το πρωτόνιο.

Συχνές Ερωτήσεις

Το HCO3- Arrhenius είναι οξύ ή βάση;

Σύμφωνα με τη θεωρία του Arrhenius, ένα είδος που ονομάζεται οξύ δίνει ένα H+ ιόν και ένα είδος που ονομάζεται βάση μπορεί να δώσει ΟΗ- ιόν.

ΟΠΕΠ3- Μπορεί να δωρίσει Χ+ ιόν για να σχηματιστεί CO32- (ανθρακικό ιόν) και μπορεί να δώσει ΟΗ- ιόν για να σχηματιστεί CO2 (διοξείδιο του άνθρακα). Έτσι, μπορεί να συμπεριφέρεται και ως οξύ και ως βάση σύμφωνα με τη θεωρία του Arrhenius.

Αλλά πειραματικά είναι ήπιο και βασικό στη φύση του.

Μεταξύ του Χ2PO4– και HCO3- ποιο είναι πιο βασικό και γιατί;

Το διττανθρακικό είναι πιο βασικό.

Για την επίλυση αυτής της ερώτησης, θα πρέπει να προσέξουμε το μέρος της θεωρίας συζυγούς οξέος-βάσης. Το διόξινο φωσφορικό είναι η συζευγμένη βάση του φωσφορικού οξέος που είναι ισχυρό οξύ, επομένως η συζευγμένη βάση του είναι πιο αδύναμη.

Αλλά το διττανθρακικό είναι η συζευγμένη βάση του ανθρακικού οξέος που είναι πιο ασθενές οξύ, επομένως η συζευγμένη βάση του θα είναι ισχυρή. Έτσι, το διττανθρακικό είναι πιο βασικό από το διόξινο φωσφορικό.

Συγκρίνετε την όξινη βασική φύση του CO32- και HCO32-.

Σύμφωνα με τη θεωρία του οξέος Bronsted, μια ουσία ονομάζεται βάση από την ικανότητα να δέχεται ένα πρωτόνιο ή ονομάζεται οξύ για να δώσει το πρωτόνιο.

Το ανθρακικό έχει δύο αρνητικά φορτία, επομένως δέχεται περισσότερα πρωτόνια από ό,τι διττανθρακικό και η πυκνότητα του αρνητικού φορτίου είναι επίσης υψηλή σε ανθρακικά, επομένως η ικανότητα αποδοχής πρωτονίων για ανθρακικό είναι υψηλότερη από τα διττανθρακικά.

Έτσι, το ανθρακικό είναι πιο βασικό από το διττανθρακικό.

ΠΑΡΑΓΓΕΛΙΑΣ

Από την παραπάνω σύντομη συζήτηση για την όξινη-βασική φύση των διττανθρακικών, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι τα διττανθρακικά είναι επίσης αμφοτερικής φύσης. Μπορεί να συμπεριφέρεται και ως οξύ και ως βάση ανάλογα με τη φύση του μέσου και το είδος της αντίδρασης. Επίσης, μπορεί να ικανοποιήσει την προϋπόθεση της θεωρίας του οξέος και της βάσης των Bronsted και Lewis.

Μεταβείτε στην κορυφή