Base fraca - Weak base

Uma base fraca é uma base que, após a dissolução em água, não se dissocia completamente, de modo que a solução aquosa resultante contém apenas uma pequena proporção de íons hidróxido e o radical básico em questão, e uma grande proporção de moléculas não dissociadas da base.

pH, K b e K w

As bases geram soluções em que a atividade do íon hidrogênio é menor do que na água pura, ou seja, a solução é considerada um pH maior do que 7,0 em condições padrão, potencialmente tão alto quanto 14 (e ainda maior do que 14 para algumas bases) . A fórmula para o pH é:

As bases são aceitadoras de prótons ; uma base receberá um íon de hidrogênio da água, H 2 O, e a concentração de H + restante na solução determina o pH. Uma base fraca terá uma concentração de H + maior do que uma base mais forte porque é menos completamente protonada do que uma base mais forte e, portanto, mais íons de hidrogênio permanecem em sua solução. Dada sua maior concentração de H + , a fórmula produz um valor de pH mais baixo para a base fraca. No entanto, o pH das bases é geralmente calculada em termos de OH - concentração. Isso é feito porque a concentração de H + não faz parte da reação, enquanto a concentração de OH - sim. O pOH é definido como:

Se multiplicarmos as constantes de equilíbrio de um ácido conjugado (como NH 4 + ) e uma base conjugada (como NH 3 ), obtemos:

Como é apenas a constante de autoionização da água, temos

Tomando o logaritmo de ambos os lados da equação resulta:

Finalmente, multiplicando ambos os lados por -1, obtemos:

Com pOH obtido a partir da fórmula dada acima pOH, o pH da base pode então ser calculada a partir de , em que pKa w = 14,00.

Uma base fraca persiste em equilíbrio químico da mesma forma que um ácido fraco , com uma constante de dissociação de base ( K b ) indicando a força da base. Por exemplo, quando a amônia é colocada na água, o seguinte equilíbrio é estabelecido:

Uma base com um K b grande se ionizará mais completamente e, portanto, é uma base mais forte. Como mostrado acima, o pH da solução, que depende da concentração de H + , aumenta com o aumento da concentração de OH - ; uma concentração maior de OH - significa uma concentração menor de H + , portanto, um pH maior. As bases fortes têm concentrações menores de H + porque são mais totalmente protonadas, deixando menos íons de hidrogênio na solução. Uma concentração menor de H + significa uma concentração maior de OH - e, portanto, um K b maior e um pH maior.

NaOH (s) (hidróxido de sódio) é uma base mais forte do que (CH 3 CH 2 ) 2 NH (l) ( dietilamina ), que é uma base mais forte do que NH 3 (g) (amônia). À medida que as bases ficam mais fracas, menores se tornam os valores de K b .

Porcentagem protonada

Como visto acima, a força de uma base depende principalmente do pH. Para ajudar a descrever os pontos fortes das bases fracas, é útil saber a porcentagem protonada - a porcentagem de moléculas de base que foram protonadas. Uma porcentagem mais baixa corresponderá a um pH mais baixo porque ambos os números resultam da quantidade de protonação. Uma base fraca é menos protonada, levando a um pH mais baixo e a uma porcentagem menor de protonada.

O equilíbrio de transferência de prótons típico aparece como tal:

B representa a base.

Nessa fórmula, [B] inicial é a concentração molar inicial da base, assumindo que nenhuma protonação ocorreu.

Um problema típico de pH

Calcule o pH e a porcentagem de protonação de uma solução aquosa de piridina 0,20 M, C 5 H 5 N. O K b para C 5 H 5 N é 1,8 x 10 −9 .

Primeiro, escreva o equilíbrio de transferência de prótons:

A tabela de equilíbrio, com todas as concentrações em moles por litro, é

C 5 H 5 N C 5 H 6 N + OH -
normalidade inicial 20 0 0
mudança na normalidade -x + x + x
normalidade de equilíbrio .20 -x x x
Substitua as molaridades de equilíbrio na constante de basicidade
Podemos supor que x é tão pequeno que não terá sentido quando usarmos algarismos significativos.
Resolva para x.
Verifique a suposição de que x << 0,20 ; então a aproximação é válida
Encontre pOH a partir de pOH = -log [OH - ] com [OH - ] = x
De pH = pK w - pOH,
A partir da equação para porcentagem protonada com [HB + ] = x e [B] inicial = 0,20,

Isso significa que 0,0095% da piridina está na forma protonada de C 5 H 5 NH + .

Exemplos

Fatos simples

  • Um exemplo de base fraca é a amônia. Não contém íons hidróxido, mas reage com a água para produzir íons amônio e íons hidróxido.
  • A posição de equilíbrio varia de base para base quando uma base fraca reage com a água. Quanto mais à esquerda estiver, mais fraca será a base.
  • Quando há um gradiente de íons de hidrogênio entre dois lados da membrana biológica, a concentração de algumas bases fracas concentra-se em apenas um lado da membrana. Bases fracas tendem a se acumular em fluidos ácidos. O ácido gástrico contém uma concentração maior de base fraca do que o plasma. A urina ácida, em comparação com a urina alcalina, excreta bases fracas em um ritmo mais rápido.

Veja também

Referências

links externos