약한 베이스

약한 염기란, 물에 용해되었을 때 완전히 분리되지 않는 염기여서, 그 결과로 생긴 수용액에는 수산화물 이온과 관련된 기초적 급진성, 그리고 염기성의 미분리 분자의 많은 비율이 포함되어 있을 뿐이다.

pH_b_w, K, K

수소 이온 활성도가 순수한 물에서보다 낮은 베이스는 용액을 산출한다. 즉, 표준 조건에서 용액은 pH가 7.0 이상이며 잠재적으로 14(일부 베이스의 경우 14 이상)까지 높다고 한다. pH의 공식은 다음과 같다.

{\mbox{p}H}}=-\log _{10}\왼쪽[{\mbox{H}}^{+}\오른쪽]

베이스는 양성자 수용체로서, 베이스는 물, HO로부터₂ 수소 이온을 받게 되며, 용액의 나머지 H 농도는⁺ pH를 결정한다. 약한 염기는 강한 염기보다 완전히 양성되지 않아 더 많은 수소 이온이 용액에 남아 있기 때문에 강한 염기보다 H 농도가⁺ 높을 것이다. 이⁺ 공식은 H 농도가 높을수록 약한 염기에 대해 낮은 pH 값을 산출한다. 단, 베이스의 pH는 보통 OH⁻ 농도로 계산된다. 이것은⁺ H농도가 반응의 일부가 아닌 반면⁻, OH농도는 반응의 일부분이 아니기 때문에 이루어진다. pOH는 다음과 같이 정의된다.

{\mbox{p}OH}}=-\log _{10}\왼쪽[{\mbox{OH}}^{-}\오른쪽]

만약 우리가 결합산 (NH와₄⁺ 같은)과 결합 베이스 (NH와₃ 같은)의 평형 상수를 곱하면, 우리는 다음을 얻는다.

K_{a}\time K_{b}={[]H_{3}O^{+}][NH_{3}] \over [NH_{4}^{+}]\time {[]NH_{4}^{+}][OH^{-}] \over [NH_{3}}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]

${K_{w}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$ K ${K_{w}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$ = ${K_{w}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$ [ ${K_{w}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$ ${K_{w}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$ ${K_{w}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$ + ${K_{w}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$ [ ${K_{w}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$ H ${K_{w}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$ - ${K_{w}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$ ${\displaystyle {K_{w}}=[]$ $H_{3}O^{+}][$ $OH^{-}}}}$ 은 ${K_{w}}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$ (는) 물의 자기이온화 상수일 뿐, $K_{a}\times K_{b}=K_{w}$ $K_{a}\times K_{b}=K_{w}$ × $K_{a}\times K_{b}=K_{w}$ = $K_{a}\times K_{b}=K_{w}$ $K_{a}\times K_{b}=K_{w}$ w ${\$ 가 있다.

방정식 양쪽의 로그 값을 계산하면 다음과 같다.

logK_{a}+logK_{b}=logK_{w}}

마지막으로, 양쪽에 -1을 곱하여 다음을 얻는다.

pK_{a}+pK_{b}=pK_{w}=14.00

위에 주어진 pOH 공식에서 얻은 pOH로 베이스의 pH는 $pH=pK_{w}-pOH$ = $pH=pK_{w}-pOH$ $pH=pK_{w}-pOH$ $pH=pK_{w}-pOH$ - $pH=pK_{w}-pOH$ p $pH=pK_{w}-pOH$ $pH=pK_{w}-pOH$ 에서 계산할 수 있다 $pH=pK_{w}-pOH$ 여기서 pK_w = 14.00.00.

약한 염기성은 약한 산과 같은 방법으로 화학 평형 상태를 유지하며 염기 분리 상수(K_b)는 염기의 강도를 나타낸다. 예를 들어 암모니아를 물에 넣으면 다음과 같은 평형이 설정된다.

\mathrm {K_{b}={[]NH_{4}^{+}][OH^{-}] \over [NH_{3}}}}}}}

K가_b 큰 기지는 더 완전하게 이온화되므로 더 강한 기지가 된다. 위와 같이 H농도에⁺ 따라 달라지는 용액의 pH는 OH농도가⁻ 증가함에 따라 증가하며, OH농도가⁻ 높을수록 H농도가⁺ 작아지고 따라서 pH가 커진다. 강한 염기들은 보다 완전하게 양성되기 때문에 H 농도가⁺ 더 작아서 용액에 더 적은 수소 이온을 남긴다. H⁺ 농도가 작다는 것은 OH⁻ 농도가 더 높음을 의미하며_b, 따라서 K 농도가 더 높고, pH가 더 크다는 것을 의미한다.

NaOH₃₂ (s) (sodium hydoxide)는 (CHCH)₂NH (l) (diethylamine)보다 강한 베이스로 NH₃ (g) (ammonia)보다 강한 베이스다. 기초가 약해질수록 K 값은_b 작아진다.^[1]

양성자 비율

위에서 본 바와 같이, 베이스의 강도는 주로 pH에 의존한다. 약한 염기의 강점을 설명하기 위해서는 양성자 비율-양성된 염기 분자의 비율을 아는 것이 도움이 된다. 두 숫자 모두 양성자 양에서 발생하기 때문에 낮은 백분율은 낮은 pH와 일치할 것이다. 기초가 약하면 양성자가 적어 pH가 낮아지고 양성자 비율이 낮아진다.^[2]

전형적인 양성자 전달 평형은 다음과 같이 나타난다.

B(aq)+H_{2}O(l)\왼쪽 오른쪽 화살표 HB^{+}(aq)+OH^{-}(aq)

B는 기지를 나타낸다.

\\displaystyle Percent\ protected={molarity\ of\HB^{+} \over \ initial\ molarity\ of\\b}\times 100\%={[{{]HB}^{+}] \over [B]_{initial}}{\time 100\%}}}}

이 공식에서 [B]_initial는 양성자가 발생하지 않았다고 가정할 때 염기의 초기 어금니 농도다.

일반적인 pH 문제

피리딘, CHN의₅₅ 수용액 .20 M의 pH와 백분율 양성을 계산한다. CHN의₅₅ K는_b 1.8 x 10이다⁻⁹.^[3]

먼저 양성자 전이 평형을 다음과 같이 쓴다.

\mathrm {H_{2}O(l)+C_{5}H_{5}N(aq)\왼쪽 오른쪽 화살표 C_{5}H_{5}NH^{+}(aq)+OH^{-}(aq)}

K_{b}=\mathrm {[C_{5}}H_{5}NH^{+}][OH^{-}] \over [C_{5}H_{5}N]}

모든 농도가 L당 점으로 표시된 평형표는


	C₅H₅N	C₅H₆N⁺	오⁻
초기 정규성	.20	0	0
정상성이 변하다.	-x	+x	+x
평형 정규성	.20 -x	x	x

평형 어금니를 기본도 상수로 대체한다.	$K_{b}=\mathrm {1.8\cHB 10^{-9} = {x\cHB x \over .20-x}$
우리는 x가 너무 작아서 우리가 유의미한 수치를 사용할 때쯤이면 의미가 없을 것이라고 추측할 수 있다.	$\mathrm {1.8\cHB 10^{-9} \ 약 {x^{2} \over.20}}}}$
x에 대해 해결하십시오.	${\displaystyle \mathrm {x} \cHB {\sqrt {.20\reason (1.8\reason 10^{-9})}=1.9\reason 10^{-5}} 정도$
x <<.20>이라는 가정을 확인하라.	$\mathrm {1} .9\times 10^{-5}\ll .20$ $\mathrm {1} .9\times 10^{-5}\ll .20$ $\mathrm {1} .9\times 10^{-5}\ll .20$ - $\mathrm {1} .9\times 10^{-5}\ll .20$ $\mathrm {1} .9\times 10^{-5}\ll .20$ ${\displaystyle \mathrm {$ 1 $}$ $.9\nump$ 10 $^{-5}\ll .20$ 따라서 근사치가 유효하다.
pOH = -log [OH⁻⁻]=x로 pOH 찾기	$\mathrm {p} OH\ about -log(1.9\time 10^{-5})=4.7$
from pH_w = pK - pOH,	$\mathrm {p}H\ 약 14.00-4.7=9.3$
[HB⁺] = x 및 [B]_initial = .20으로 양성된 백분율에 대한 방정식에서,	$\mathrm {p} ercentage\ protonated={1.9\cHB 10^{-5} \over.20}\nfs 100\%=.0095\%$

이것은 피리딘의 .0095%가 CHNH의₅₅⁺ 양성자 형태라는 것을 의미한다.

예

알라닌
암모니아, NH₃
메틸라민, CHNH₃₂
수산화암모늄, NOHH₄

간단한 사실

기초가 약한 예는 암모니아다. 수산화이온이 들어 있지 않지만 물과 반응해 암모늄 이온과 수산화이온을 생산한다.^[4]
평형 위치는 약한 기지가 물과 반응할 때 기지에 따라 달라진다. 왼쪽으로 멀어질수록 밑받침이 약해진다.^[5]
생물막의 양면 사이에 수소이온 경사가 있을 때 일부 약한 염기들의 농도는 막의 한쪽 면에만 집중된다.^[6] 약한 염기들은 산성액에서 쌓이는 경향이 있다.^[6] 산성 위는 혈장보다 약한 염기의 농도가 높다.^[6] 산성소변은 알칼리성 소변에 비해 약한 염기를 빠른 속도로 배설한다.^[6]

참고 항목

참조

^ "Explanation of strong and weak bases]". ChemGuide. Retrieved 2018-03-23.
^ Howard Maskill (1985). The physical basis of organic chemistry. Oxford University Press, Incorporated. ISBN 978-0-19-855192-8.
^ "Calculations of weak bases". Mr Kent's Chemistry Page. Retrieved 2018-03-23.
^ 앳킨스, 피터, 로레타 존스. 화학 원리: The Quest for Insight, 3th Ed, New York: W.H. Freeman, 2005.
^ 클라크, 짐. "강하고 약한 베이스."2002년 N.P. 웹
^ ^a ^b ^c ^d Milne, M.D.; Scribner, B.H.; Crawford, M.A. (1958). "Non-ionic diffusion and the excretion of weak acids and bases". The American Journal of Medicine. 24 (5): 709–729. doi:10.1016/0002-9343(58)90376-0.

외부 링크

[1] "Explanation of strong and weak bases]". ChemGuide. Retrieved 2018-03-23.

[Maskill1985-2] Howard Maskill (1985). The physical basis of organic chemistry. Oxford University Press, Incorporated. ISBN 978-0-19-855192-8.

[3] "Calculations of weak bases". Mr Kent's Chemistry Page. Retrieved 2018-03-23.

[4] 앳킨스, 피터, 로레타 존스. 화학 원리: The Quest for Insight, 3th Ed, New York: W.H. Freeman, 2005.

[5] 클라크, 짐. "강하고 약한 베이스."2002년 N.P. 웹

[ac.els-cdn.com-6] Milne, M.D.; Scribner, B.H.; Crawford, M.A. (1958). "Non-ionic diffusion and the excretion of weak acids and bases". The American Journal of Medicine. 24 (5): 709–729. doi:10.1016/0002-9343(58)90376-0.

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