Brønsted-Lowry azido-base eztabaida-galderen adibidea
Azidoak eta baseak kimikako kontzeptu garrantzitsuak dira, eta urteetan zehar zientzialari askok garatu eta findu dituzte. Teoria ezagunenetako bat Brønsted-Lowry teoria da, Johannes Nicolaus Brønsted eta Thomas Martin Lowry-k 1923an proposatua. Teoria honek ikuspegi zabalagoa eskaintzen du azidoek eta baseek erreakzio kimikoetan nola elkarreragiten duten azaltzeko. Artikulu honetan, Brønsted-Lowry-ren azido eta baseen kontzeptuarekin lotutako hainbat arazo adibide aztertuko ditugu, eta nola konpondu.
Brønsted-Lowry azido eta baseen oinarrizko kontzeptuak
Brønsted-Lowry teoriaren arabera, azidoa protoi bat (H+) eman dezakeen substantzia da, eta basea, berriz, protoi bat onar dezakeena. Erreakzio kimikoetan, azidoek eta baseek elkarreragiten dute protoi transferentzia prozesu baten bidez, non konposatu batek azido gisa jokatzen duen protoi bat askatuz, eta beste konposatuak base gisa jokatzen duen protoi bat onartuz.
Azido-base erreakzioen adibideak
Brønsted-Lowry teoriaren arabera, azido eta base baten arteko erreakzio sinple baten adibidea kobre(II) sulfatoaren (H2SO4) eta sodio hidroxidoaren (NaOH) arteko erreakzioa da:
\[ \text{H}_2 \text{SO}_4 + \text{NaOH} \rightarrow \text{NaHSO}_4 + \text{H}_2 \text{O} \]
Erreakzio honetan, azido sulfurikoak (H2SO4) Brønsted-Lowry azido gisa jokatzen du, NaOH baseari protoi bat (H+) ematen diolako, eta honek protoia onartzen du.
Galdera eta eztabaida adibideak
1. galdera: Azidoak eta baseak identifikatzea
Galdera:
Identifikatu Brønsted-Lowry azidoak eta baseak erreakzio hauetan:
\[ \text{NH}_3 + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{NH}_4^+ + \text{OH}^- \]
Eztabaida:
Erreakzio honetan, amoniakoa (NH3) eta ura (H2O) dira erreaktiboak, eta amonio ioiak (NH4+) eta hidroxido ioiak (OH-) produktuak. Ikus dezagun zeinek jokatzen duen azido gisa eta zeinek base gisa.
– NH3-k base gisa jokatzen du, H2O-tik protoiak (H+) hartzen baititu NH4+ sortzeko.
– H2O-k azido gisa jokatzen du, NH3-ri protoi bat (H+) ematen diolako OH- osatzeko.
Beraz, erreakzio honetan:
– NH3 Brønsted-Lowry base bat da.
– H2O Brønsted-Lowry azido bat da.
2. galdera: Konjugazio-erreakzioen idazketa
Galdera:
Idatzi erreakzio hauetarako azido-base bikote konjugatuak:
\[ \text{HCl} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{H}_3\text{O}^+ + \text{Cl}^- \]
Eztabaida:
Erreakzio honetan, HCl-k Brønsted-Lowry azido gisa jokatzen du H2O-ri protoi bat (H+) emanez. Urak (H2O) protoia onartzen du eta Brønsted-Lowry base gisa jokatzen du. Protoi bat galdu ondoren, HCl Cl- bihurtzen da, eta H2O, protoi bat irabazi ondoren, H3O+ bihurtzen da.
– Azidoa (HCl) eta bere base konjugatua (Cl-)
– Basea (H2O) eta bere azido konjugatua (H3O+)
Beraz, erreakzio honetako azido-base bikote konjugatua hau da:
– HCl / Cl-
– H2O / H3O+
3. galdera: Azido ahul baten pH-a kalkulatzea
Galdera:
Kalkulatu azido azetikoaren (CH3COOH) 0.1 M-ko disoluzio baten pHa, azidoaren disoziazio-konstantea (Ka) \(1.8 \times 10^{-5}\) dela jakinda.
Eztabaida:
Azido azetikoa azido ahula da, eta uretan partzialki bakarrik ionizatzen da ekuazio honen arabera:
\[ \text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \]
pH-a kalkulatzeko urratsak hauek dira:
1. Ezarri oreka-adierazpena hasierako kontzentrazioa eta kontzentrazioaren aldaketa erabiliz:
Ka = ([CH_3 COO]^-][H_3+]}{[CH_3 COOH]})
2. Balio ezagunak ordezkatu eta ebatzi \([H^+]\):
\[ 1.8 \times 10^{-5} = \frac{x^2}{0.1 – x} \]
\(x\) 0.1-ekin alderatuta oso txikia denez, \(0.1 – x \approx 0.1\) hurbildu dezakegu:
\[ 1.8 × 10^{-5} = \frac{x^2}{0.1} \]
\[ x^2 = 1.8 \times 10^{-6} \]
\[ x = \sqrt{1.8 \times 10^{-6}} \]
\[ x \gutxi gorabehera 1.34 \times 10^{-3} \]
3. Kalkulatu pH-a:
pH = -log[H+]
pH = -log(1.34 × 10-3)
\[ \text{pH} \gutxi gorabehera 2.87 \]
Beraz, 0.1 M-ko azido azetikoaren disoluzio baten pHa 2.87 ingurukoa da.
4. galdera: Soluzio anfiprotikoak identifikatzea
Galdera:
Identifikatu erreakzio honetan disoluzio anfiprotikoa eta azaldu zergatik:
\[ \text{HCO}_3^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftarpoons \text{H}_2\text{CO}_3 + \text{OH}^- \]
Eztabaida:
Disoluzio anfiprotiko bat azido edo base gisa joka dezakeen disoluzioa da, erreakzio-baldintzen arabera. Goiko erreakzio-adibidean:
– \(\text{HCO}_3^-\)-k base gisa jokatzen du \(\text{H}_2\text{O}\-tik protoi bat onartzen duenean, \(\text{H}_2\text{CO}_3\) sortuz.
– \(\text{HCO}_3^-\)-k azido gisa ere joka dezake beste baldintza batzuetan, protoi bat askatuz eta \(\text{CO}_3^{2-}\) sortuz.
Honek erakusten du \(\text{HCO}_3^-\) ioia anfiprotikoa dela. Azido (protoi emaile) eta base (protoi hartzaile) gisa joka dezake, erreakzionatzen duen beste substantziaren arabera.
Adibide-problema hauekin, hobeto uler dezakegu nola erabiltzen den Brønsted-Lowry azido-base teoria elkarrekintza kimikoak aztertzeko eta aurreikusteko. Teoria honen ulermen sendoa da kimikan, biokimikan eta beste zientzietan aplikazio askoren oinarria.
