Спрегнати двойки киселина-основа

В това видео ще говорим за двойките спрегнати киселини и основи. Ще представя идеята за спрегната двойка киселина-основа с помощта на примерна реакция. Примерната реакция е между флуороводород, HF, и вода. Флуороводородът е слаба киселина, и във вода се дисоциира само частично. Част от HF ще се дисоциира до отрицателни флуоридни йони. И също така положителни Н йони. Този отделен йон Н+ ще бъде отдаден на водата. Така водата става Н3О+, или хидрониум. Процесът е в динамично равновесие, защото протича и в двете посоки и скоростите на двете реакции са равни и двете реакции протичат едновременно. В тази реакция се случват няколко неща, и ние ще разгледаме обмена на водородните йони. Ако гледаме само флуороводородната киселина, и правата реакция, от HF получаваме F–. Това става, като той отдава един протон, затова слагам минус. Значи HF отдава протон, и образува F– или флуориден йон. Сега да видим обратната реакция, която протича в този същия процес. При обратната реакция, която също протича, флуоридният йон приема един протон отнякъде. Значи той приема Н+, тук имаме Н+. И когато флуоридният йон приеме един протон, се възстановява HF. Виждаме тази специална връзка между HF и F–, при която те преминават едно в друго като отдават или приемат един протон. Подобна връзка виждаме и при водата и хидрония. Водата приема един протон от HF, виждаме тук, че водата приема един протон, и получаваме хидроний. При обратната реакция, хидроният може да отдаде един протон, за да се получи вода. Значи минус Н+. Отново имаме две молекули, вода и хидроний, които са свързани помежду си с това че имат или нямат Н+. В химията наричаме този вид съединения, които са свързани по този начин, спрегната киселинно-основна двойка. Официалното определение, или моето официално определение за спрегната двойка киселина-основа, е когато имаме една двойка, която има такава връзка помежду си, две вещества, които имат връзка помежду си чрез един Н+. В този случай имаме HF и F–, които са разменят един протон Н+. HF и F– са спрегната двойка киселина-основа. Имаме също така и вода и хидроний, които също си разменят един протон Н+. Значи водата и Н3О също са спрегната двойка киселина-основа. Може би от името се досещаш, че когато имаме спрегната двойка киселина и основа, едната част от двойката е киселина, а другата е основа. Определението за това кое е киселината и кое е основата идва от определението на Брьонстед-Лоури за киселини и основи. Определението на Брьонстед-Лоури казва, че всеки донор на Н+, или всичко, което отдава Н+, е киселина. И в този случай виждаме, че флуороводородът действа като киселина в спрегнатата двойка киселина-основа. А това означава, че флуоридът трябва да действа като основа. И това е логично, защото определението на Брьонстед-Лоури за основа е приемащият Н+. И точно това се случва пир обратната реакция. F– приема Н+ и се превръща отново в киселина. Можем да видим как е при водата и Н3О+. Тук водата получава протон, или го приема, така че тя действа като основа. В обратната реакция Н3О+ е донор на протон, така че Н3О действа като киселина. Връзката между спрегнатите двойки киселина-основа може да се запише за общия случай. Можем да представим всяка спрегната киселина като НА. Това е киселината. Казахме, че киселина е нещо, което отдава протон. Значи това отдава протон, и тогава се получава спрегнатата основа, която ще бъде А–. При обратната реакция, нашата основа А– получава протон и възстановява първоначалната киселина, или спрегнатата киселина. Винаги, когато имаш две вещества, които отговарят на тази обща формула, където използвахме съкращението А– , само че едното има Н+, а другото няма, значи това е спрегната двойка киселина-основа. Нека да видим още няколко примера за спрегнати двойки киселини-основи. Видяхме горе, НF, или флуороводородната киселина, има спрегната основа F–. Тук HF е нашата киселина, а когато отдаде един протон, получаваме F–. В същата реакция видяхме, че водата действа като основа. Значи ако водата е нашето А–, когато водата приеме един протон, тя образува спрегнатата киселина Н3О+. В този пример, който разгледахме, HF е слаба киселина. Но може да има спрегната основа и на силна киселина, например на солната киселина. HCl е силна киселина, което означава, че тя напълно се дисоциира. Тя отдава всичките си протони, и оставаме само със спрегнатата основа, хлорида. И макар че хлоридът няма определени основни характеристики, все пак той е спрегната основа на НCl. И накрая, но не и по важност, нека да видим два примера, в които изглежда, че имаме спрегнати двойки киселина-основа, но всъщност няма такива. Първият пример е връзката между Н3О+ и ОН–. Ако погледнем киселината тук горе, която е Н3О+, ако отдаде един протон, виждаме, че спрегнатата основа е вода. Ако водата отдаде един протон, получаваме ОН–. Разликата между тези двете тук обаче е два протона, а не един протон. Значи Н3О+ и ОН– не са спрегната двойка киселина-основа, защото се различават с два протона, а не с един. И в последния пример, който ще разгледаме, се казва, че флуоридният йон е спрегната основа на HF. Каква е връзката между натриевия флуорид и флуоридния йон? Те също не са спрегната двойка киселина-основа, защото ако вземем F– и той приеме един протон, няма да получим натриев флуорид. Те са свързани със натриевия йон. Значи по определение тези двете не са спрегната киселина и основа. В това видео научихме, че имаме спрегната двойка киселина-основа, когато двете вещества имат една и съща формула, като едното има един протон повече. Киселината има един протон повече, който може да отдаде на основата.