Hva bestemmer styrken til en Arrhenius Base?

Hva bestemmer styrken til en Arrhenius Base?


Den mest restriktive definisjonen av en base er den Arrhenius-definisjon, som beskriver en base som en substans som frembringer hydroksydioner i vann. Natriumhydroksyd, kalsium- hydroksyd og kaliumhydroksyd er alle eksempler på baser som oppfyller denne definisjon. Styrken av en base måles ofte i form av et tall kalt Kb.

Equilibrium

Når den Arrhenius basen oppløses, begynner dets molekyler for å reagere med vannmolekyler, tar hydrogenioner for å etterlate hydroksydioner. Et molekyl av Arrhenius base som har akseptert et hydrogenion er nå en konjugert syre. På samme tid, men begynner å hydroksydioner reagere med konjugat syremolekylene, idet det hydrogenioner fra dem. Disse to reaksjonene er motsatt av hverandre. Løsningen kommer raskt en likevekt hvor både forover og bakover reaksjoner kjører med samme hastighet, slik at pH slutter å endre seg.

Base dissosiasjonskonstant

Likevekten kan favorisere enten reaktantene (base og vann) eller produkter (hydroksyd og konjugert syre). Jo mer reaksjons favoriserer produkter, jo sterkere basen. Basen dissosiasjonskonstant eller Kb er en likevektskonstant for en base i vann ved en gitt temperatur. En større Kb betyr at basen er sterkere, fordi den når likevekt i vannet mer favoriserer sterkt produktene (hydroksyd og konjugert syre).

Entropy og entalpi

Reaksjonen mellom vann og en Arrhenius basen kan enten frigi eller absorbere energi. Den energimengde som frigis eller absorberes kalles reaksjons entalpi. Reaksjonen kan også endre entropi av systemet, hvor entropi er et mål på antall måter komponentene i systemet kan være anordnet for å gi den samme observerte tilstand. Reaksjonen entalpi minus temperatur ganger reaksjon entropi gir deg standard Gibbs fri energi av reaksjon, som du kan bruke til å matematisk beregne basen dissosiasjonskonstant. Følgelig er det mer negative Gibbs fri energi for reaksjon for vann-Arrhenius basis reaksjon, jo sterkere basen.

Struktur

Man kan ofte få en viss idé om organisk base styrke vil være fra strukturen av molekylet, uten å måtte beregne Kb direkte. Jo mer stabil den konjugerte syren, den sterkere basen. Mange organiske baser er molekyler som inneholder en amingruppe (-NH2). Den enkeltpar av elektroner på aminet kan doneres til et hydrogenion fra et vannmolekyl. Grupper som er knyttet til nitrogenatomet som fungerer som elektrondonorer hjelpe til å stabilisere den positive ladning som oppstår når den plukker opp et proton. Derfor, med en organisk base, naturen av gruppene bundet til nitrogen bestemme hvor sterk den vil være.