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.