Baz (kimya)

Bilgibank, Hoşgeldiniz
Gezinti kısmına atla Arama kısmına atla

Kimyada, bazlar, sulu çözeltide, hidroksit (OH−) iyonlarını serbest bırakan, temasta kayganlaşan, bir alkali varsa acı tadılabilen, indikatörün rengini değiştiren (örn. Kırmızı turnusol mavisini çeviren), tuz için asitler oluşturan, bazı kimyasal reaksiyonları (baz katalizini) teşvik eder, herhangi bir proton donöründen protonları kabul etmek veya tamamen veya kısmen yer değiştirebilir OH− iyonları ihtiva eder. Baz örnekleri, alkali metallerin ve alkalin toprak metallerinin hidroksitleri (NaOH, |Ca(OH)2, vb.) - alkali hidroksit ve alkalin toprak hidroksitine bakınız).

Suda, otoiyonizasyon dengesini değiştirerek, bazlar, hidrojen iyonu aktivitesinin saf suda olduğundan daha düşük olduğu çözeltiler verir, yani su, standart koşullarda 7.0'dan daha yüksek bir pH'a sahiptir. Çözünebilir bir baz, OH− iyonlarını kantitatif olarak içeriyor ve serbest bırakırsa alkali olarak adlandırılır. Bununla birlikte, bazikliğin alkalinite ile aynı olmadığını fark etmek önemlidir. Metal oksitler, hidroksitler ve özellikle alkoksitler baziktir ve zayıf asitlerin konjugat bazları zayıf bazlardır.

Bazlar, asitlerin kimyasal zıttı olarak düşünülebilir. Bununla birlikte, bazı güçlü asitler baz olarak hareket edebilir. Bazlar ve asitler karşıt olarak görülür, çünkü bir asidin etkisi sudaki hidronyum (H3O+) konsantrasyonunu arttırırken bazlar bu konsantrasyonu azaltır. Bir asit ve bir baz arasındaki reaksiyona nötralizasyon denir. Nötralizasyon reaksiyonunda, bir bazın sulu bir çözeltisi, tuzun bileşen iyonlarına ayrıldığı bir su ve tuz çözeltisi üretmek için sulu bir asit çözeltisi ile reaksiyona girer. Sulu çözelti belirli bir tuz çözüneni ile doyurulursa, bu tür herhangi bir tuz çözeltiden çökelir.

Bir maddenin Arrhenius bazı olarak sınıflandırılması için, sulu bir çözeltide hidroksit iyonları üretmesi gerekir. Arrhenius bunu yapabilmesi için bazın formülde hidroksit içermesi gerektiğine inanıyordu. Bu, Amonyak (NH3) veya organik türevlerinin (aminler) sulu çözeltilerinin temel özelliklerini açıklayamadığı için Arrhenius modelini sınırlandırır. Ayrıca bir hidroksit iyonu içermeyen ancak yine de su ile reaksiyona giren bazlar da vardır ve bu da hidroksit iyonunun konsantrasyonunda bir artışa neden olur. Bunun bir örneği, amonyum ve hidroksit üretmek için amonyak ve su arasındaki reaksiyondur. Bu reaksiyonda, amonyak bazdır, çünkü su molekülünden bir proton kabul eder. Amonyak ve buna benzer diğer bazlar genellikle sahip oldukları paylaşılmamış elektron çifti nedeniyle bir proton ile bağ oluşturma yeteneğine sahiptir. Daha genel Brønsted-Lowry asit-baz teorisinde, bir baz, aksi takdirde proton olarak bilinen hidrojen katyonlarını (H+) kabul edebilen bir maddedir. Lewis modelinde, bir baz bir elektron çifti vericisidir.

Özellikleri

Bazların genel özellikleri şunları içerir:

  • Konsantre veya güçlü bazlar organik madde üzerinde kostiktir ve asidik maddelerle şiddetli reaksiyona girer.
  • Sulu çözeltiler veya erimiş bazlar iyonlarda ayrışır ve elektrik iletir.
  • İndikatör ile reaksiyonlar: bazlar kırmızı turnusol mavisi, fenolftalein pembesi, bromotimol mavisini doğal mavisi renkte tutar ve metil turuncu-sarıya döner.
  • Standart koşullarda temel bir çözeltinin pH'ı yedi'den fazladır.
  • Bazlar acıdır.

Bazlar ve su arasındaki reaksiyonlar

Aşağıdaki reaksiyon, bir konjugat asit (BH+) ve bir konjugat baz (OH−) üretmek için bir baz (B) ile su arasındaki genel reaksiyonu temsil eder:

B(aq) + H2O(l) ⇌ BH+(aq) + OH−(aq)

Bu reaksiyon için denge sabiti, Kb, aşağıdaki genel denklem kullanılarak bulunabilir:

Kb = [BH+][OH−]/[B]

Bu denklemde, baz (B) ve aşırı güçlü baz (konjugat baz OH−) proton için rekabet eder. Sonuç olarak, su ile reaksiyona giren bazlar nispeten küçük denge sabit değerlerine sahiptir. Baz daha düşük bir denge sabit değerine sahip olduğunda daha zayıftır.

Asitlerin nötralizasyonu

Bazlar asitlerle reaksiyona girerek hem suda hem de alkolde hızlı bir şekilde birbirlerini nötralize ederler. Suda çözündüğünde, güçlü baz sodyum hidroksit ve sodyum iyonlarına iyonize olur:

NaOH → Na+
 + OH−

ve benzer şekilde, suda hidrojen hidrojen klorür hidronyum ve klorür iyonlarını oluşturur:

HCl + H
2O → H
3O+
 + Cl−

İki çözelti karıştırıldığında, H
3O+
 ve OH−
 iyonları su molekülleri oluşturmak için birleşir:

H
3O+
 + OH−
 → 2 H
2O

Eşit miktarlarda NaOH ve HCl çözülürse, baz ve asit tam olarak nötralize eder ve çözeltide sadece NaCl'yi etkili bir şekilde sofra eder.

Asit dökülmelerini nötralize etmek için kabartma tozu veya yumurta akı gibi zayıf bazlar kullanılmalıdır. Sodyum hidroksit veya potasyum hidroksit gibi güçlü bazlarla nötralize edici asit döküntüleri şiddetli ekzotermik reaksiyona neden olabilir ve bazın kendisi orijinal asit döküntüsü kadar zarar verebilir.

Hidroksit olmayanların alkalinitesi

Bazlar genellikle bir miktar asidi nötralize edebilen bileşiklerdir. Hem sodyum karbonat hem de amonyak bazlardır, ancak bu maddelerin hiçbiri OH−
 grubu içermez. Her iki bileşik de su gibi protik çözücüler içinde çözündüğünde H+ 'yı kabul eder:

Na2CO3 + H2O → 2 Na+ + HCO3− + OH−
NH3 + H2O → NH4+ + OH−

Bundan, bazların sulu çözeltileri için bir pH veya asitlik hesaplanabilir. Bazlar ayrıca doğrudan elektron çifti vericileri olarak hareket ederler:

CO32− + H+ → HCO3−
NH3 + H+ → NH4+

Bir baz ayrıca, bir elektron çiftine sahip olması yoluyla başka bir atomun değerlik kabuğuna girerek bir elektron çifti bağını kabul etme yeteneğine sahip bir molekül olarak tanımlanır. Temel özelliklere sahip bir molekül sağlayabilen atomlara sahip sınırlı sayıda element vardır. Karbon azot ve oksijenin yanı sıra baz olarak da işlev görebilir. Flor ve bazen nadir gazlar da bu özelliğe sahiptir. Bu tipik olarak butil lityum, alkoksitler ve sodyum amid gibi metal amidler gibi bileşiklerde meydana gelir. Rezonans stabilizasyonu olmadan karbon, azot ve oksijen bazları genellikle çok güçlüdür veya suyun asitliği nedeniyle bir su çözeltisinde bulunmayan süper bazlardır. Rezonans stabilizasyonu, karboksilatlar gibi daha zayıf bazları; örneğin, sodyum asetat zayıf bir bazdır.

Güçlü bazlar

Güçlü bir baz, bir asit-baz reaksiyonunda çok zayıf bir asidin (su gibi) bir molekülünden bile bir protonu (H+) çıkarabilen (veya protonunu çıkarabilen) temel bir kimyasal bileşiktir. Kuvvetli bazların yaygın örnekleri arasında, alkali metallerin ve NaOH ve Ca(OH)
2 gibi alkalin toprak metallerinin hidroksitleri bulunur. Düşük çözünürlükleri nedeniyle, alkalin toprak hidroksitler gibi bazı bazlar, çözünürlük faktörü dikkate alınmadığında kullanılabilir. Bu düşük çözünürlüğün bir avantajı "birçok antasit, alüminyum hidroksit ve magnezyum hidroksit gibi metal hidroksitlerin süspansiyonlarıydı". Bu bileşikler düşük çözünürlüğe sahiptir ve hidroksit iyonunun konsantrasyonundaki bir artışı durdurarak ağız, yemek borusu ve midede dokuların zarar görmesini önler. Reaksiyon devam ettikçe ve tuzlar çözündükçe, mide asidi süspansiyonlar tarafından üretilen hidroksit ile reaksiyona girer. Güçlü bazlar suda neredeyse tamamen hidrolize olur ve tesviye etkisi yaratır." Bu işlemde, su molekülü, suyun amfoterik kabiliyeti nedeniyle güçlü bir baz ile birleşir; ve bir hidroksit iyonu salınır. Çok güçlü bazlar, su olmadan çok zayıf asidik C–H gruplarının protonunu çıkarabilir. İşte birkaç güçlü bazlar:

Lityum hidroksit LiOH
Sodyum hidroksit NaOH
Potasyum hidroksit KOH
Rubidyum hidroksit RbOH
Sezyum hidroksit CsOH
Kalsiyum hidroksit Ca(OH)
2
Stronsiyum hidroksit Sr(OH)
2
Baryum hidroksit Ba(OH)
2
Tetrametilamonyum hidroksit N(CH
3)
4OH
Guanidin HNC(NH
2)
2

Bu güçlü bazların katyonları periyodik tablonun birinci ve ikinci gruplarında (alkali ve toprak alkali metalleri) görülür. Tetraalkilatlı amonyum hidroksitler de tamamen suda ayrıldığından güçlü bazlardır. Guanidin, perklorik asit ve sülfürik asidi çok güçlü asitler yapma nedenine benzer şekilde protonlandığında olağanüstü stabil olan bir türün özel bir halidir.

Yaklaşık 13'ten fazla p Ka'ya sahip asitler çok zayıf olarak kabul edilir ve konjugat bazları güçlü bazlardır.

Süper bazlar

Grup 1 karbanyon, amid ve hidrid tuzları, kararlı hidrokarbonlar, aminler ve dihidrojen olan konjugat asitlerinin aşırı zayıflığından dolayı daha güçlü bazlar olma eğilimindedir. Genellikle bu bazlar, konjugat aside sodyum gibi saf alkali metaller ilave edilerek oluşturulur. Süper bazlar olarak adlandırılırlar ve hidroksit iyonundan daha güçlü bazlar oldukları için su çözeltisinde tutmak imkansızdır. Bu haliyle, konjugat asit suyunun protonunu giderirler. Örneğin, su varlığında etoksit iyonu (etanolün konjugat bazı) bu reaksiyona girer.

CH
3CH
2O−
 + H
2O → CH
3CH
2OH + OH−

Ortak süper bazlara örnekler:

En güçlü süper bazlar sadece gaz fazında sentezlendi:

Nötr bazlar

Nötr bir baz nötr bir asit ile bir bağ oluşturduğunda, bir elektrik stres durumu oluşur. Asit ve baz, daha önce sadece tabana ait olan elektron çiftini paylaşır. Sonuç olarak, sadece molekülleri yeniden düzenleyerek yok edilebilen yüksek bir dipol momenti yaratılır.

Zayıf bazlar

Zayıf bir baz, sulu bir çözeltide tam olarak iyonize olmayan veya protonlamanın eksik olduğu bir bazdır.

Katı bazlar

Katı bazlara örnekler:

  • Üst bazlar: LiCO3 on silica; NR3, NH3, KNH2 on alumina; NaOH, KOH alümina üzerinedeki silika üzerine binmiştir
  • Inorganic chemicals: BaO, KNaCO3, BeO, MgO, CaO, KCN
  • Anyon değişim reçineleri
  • 900 santigrat derecede işlem görmüş veya N2O, NH3, ZnCl2-NH4Cl-CO2 ile aktifleşen kömür

Katı bir yüzeyin elektriksel olarak nötr bir asidi emerek başarılı bir şekilde bir konjugat bazı oluşturma yeteneğine bağlı olarak, yüzeyin temel mukavemeti belirlenir. "Katı maddenin birim yüzey alanı başına temel yer sayısı", katı baz katalizörde ne kadar baz bulunduğunu ifade etmek için kullanılır. Bilim adamları, temel alanların miktarını ölçmek için iki yöntem geliştirdiler: belirteçler kullanarak benzoik asit ile titrasyon ve gaz asit adsorpsiyonu. Yeterli temel mukavemete sahip bir katı, elektriksel olarak nötr bir asit göstergesini emer ve asit belirteçin renginin konjugat tabanının rengine değişmesine neden olur. Gaz halinde asit adsorpsiyon yöntemini gerçekleştirirken nitrik oksit kullanılır. Bazik bölgeler daha sonra emilen karbon dioksit miktarı kullanılarak belirlenir.

Katalizör olarak bazlar

Temel maddeler kimyasal reaksiyonlar için çözünmeyen heterojen katalizörler olarak kullanılabilir. Bazı örnekler magnezyum oksit, kalsiyum oksit ve baryum oksit gibi metal oksitlerin yanı sıra alümina ve bazı zeolitler üzerindeki potasyum florürdür. Birçok geçiş metali, çoğu temel maddeleri oluşturan iyi katalizörler yapar. Hidrojenasyonlar, çift bağların göçü, Meerwein-Ponndorf-Verley indirgemesi, Michael reaksiyonu ve diğer birçok reaksiyon için temel katalizörler kullanılmıştır. Hem CaO hem de BaO, yüksek sıcaklıkta ısıyla muamele edilirlerse oldukça aktif katalizörler olabilir.

Bazların kullanım alanları

  • Sodyum hidroksit, sabun, kağıt ve sentetik elyaf suni ipek üretiminde kullanılır.
  • Ağartma tozunun üretiminde kalsiyum hidroksit (sönmüş kireç) kullanılır.
  • Kalsiyum hidroksit, elektrik santrallerinde ve fabrikalarda bulunan egzozdan kaynaklanan kükürt dioksiti temizlemek için de kullanılır.
  • Magnezyum hidroksit, midede fazla asidi nötralize etmek ve hazımsızlığı iyileştirmek için bir 'antasit' olarak kullanılır.
  • Sodyum karbonat yıkama tozu olarak ve sert suyu yumuşatmak için kullanılır.
  • Sodyum bikarbonat (veya sodyum hidrojen karbonat), yemek pişirmede kabartma tozu olarak, kabartma tozları yapmak için, hazımsızlığı iyileştirmek için bir antiasit olarak ve soda asitli yangın söndürücüde kullanılır.
  • Amonyum hidroksit, kıyafetlerdeki yağ lekelerini gidermek için kullanılır

Bazların asitliği

Bir baz molekülünde bulunan iyonlaşabilir hidroksit (OH-) iyonlarının sayısına bazların asitliğine denir. Asitlik bazları bazında üç tipte sınıflandırılabilir: monoasidik, diasidik ve triasidik.

Monoasidik bazlar

Bir iyonun tam iyonizasyon yoluyla bir molekülü bir hidroksit iyonu ürettiğinde, bazın monoasidik bir baz olduğu söylenir. Monoasidik bazların örnekleri: Sodyum hidroksit, potasyum hidroksit, gümüş hidroksit, amonyum hidroksit, vb.

Diasidik bazlar

Tam iyonizasyon yoluyla bir baz molekülü iki hidroksit iyonu ürettiğinde, bazın diasidik olduğu söylenir. Diasidik bazların örnekleri:

Baryum hidroksit, magnezyum hidroksit, kalsiyum hidroksit, çinko hidroksit, demir(II) hidroksit, kalay(II) hidroksit, kurşun(II) hidroksit, bakır(II) hidroksit, vb.

Triasidik bazlar

Tam iyonizasyon yoluyla bir baz molekülü üç hidroksit iyonu ürettiğinde, bazın triasidik olduğu söylenir. Triasidik bazların örnekleri: Alüminyum hidroksit, demir hidroksit, Altın Trihidroksit,

Ayrıca bakınız

Kaynak

"Bilgibank.tk" adresinden alınmıştır.