Onko ammonium vahva vai heikko konjugaattihappo?

Sekä ammoniakki on heikko emäs että ammoniumioni on heikko happo. Monet, jopa suurin osa, happo / emäs-konjugaattiparit ovat sellaisia. Konjugaattihappo-emäksen vahvuuksia koskevassa säännössä on käytettävä vertailevia absoluuttisten adjektiivien sijasta:

heikommassa hapossa on vahvempi konjugaattiemäs, ei välttämättä täysin vahva.

heikommassa emäksessä on vahvempi konjugaattihappo, ei välttämättä täysin vahva.

Kommentit

• Vahvemmat mitä … mitä heikompaa happoa meillä on?
• @Vedetön Caperilla, kyllä.
• @HydrousCaperilla oikeastaan, jos ymmärrän kysymyksesi, lause " vahvempi konjugaattipohja " ei tarkoita vahvempaa kuin heikompi happo. Ensimmäinen lause tarkoittaa: Jos sinulla on happo A1 ja sen konjugaattiemäs B1 ja sinulla on happo A2 ja sen konjugaattiemäs B2, niin jos A1 on heikompi happo kuin A2, konjugaatti B1 on vahvempi emäs kuin B2.

Harkitse näitä reaktioita: \ begin {yhtälö} \ ce {HA + H2O < = > A- + H3O +} \ tag {1} \ end {yhtälö} \ begin {yhtälö} \ ce {A- + H2O < = > HA + OH -} \ tag {2} \ end {yhtälö}

Reaktion tasapainovakio (1) on nimeltään ” hapon dissosiaatiovakio ”, $ K _ {\ rm a} $, ja toinen on ” perusassosiaatiovakio ”, $ K _ {\ rm b} $. (Huomaa, että nimet ovat olemassa historiallisista syistä, ne ”eivät ole oikein, tarkkaan ottaen). Voimme laskea veden pitoisuuden hyvään likiarvoon laimennetuissa liuoksissa. Ajattele, että

\ begin {yhtälö} K _ {\ rm a} \ kertaa K _ {\ rm b} = \ frac {\ ce {[A-] [H3O +]}} {\ ce {[HA ]}} \ kertaa \ frac {\ ce {[HA] [OH-]}} {\ ce {[A-]}} = \ ce {[H3O +] [OH-]} = K _ {\ rm w} \ tunniste {3} \ end {equation}

$ K _ {\ rm w} $ on vakio vakiolämpötilassa, joten $ K_ { \ rm a} $ ja $ K _ {\ rm b} $ ovat kääntäen verrannollisia toisiinsa. Jälleen, hyvässä arvioinnissa, meillä on jälleen

\ begin {yhtälö} – \ log {K _ {\ rm a}} + (- \ log {K_ \ rm b}) = – \ log {K_ \ rm w} \: \ Longrightarrow {\ rm p} K _ {\ rm a} + {\ rm p} K _ {\ rm b} = 14 \ tag {4} \ end {yhtälö}

p $ K _ {\ rm a} $ s välillä -1,7 ($ \ ce {H3O +} $ / $ \ ce {H2O} $) – 15,7 ($ \ ce {H2O} $ / $ \ ce {OH -} $) sanotaan olevan heikkoja happoja vedessä. Hapot, joiden $ K _ {\ rm a} $ s on tällä alueella, eivät dissosioitu täysin vedessä ja nimetty heikko happo s (ja heikko pohja s, tällöin ¹ ) vedessä.

Ajattele nyt näin: $ x + y = 14 $. Jos $ x $ on 5, $ y $ on 9 ja jos $ x $ on -5, $ y $ on 19. (4) on nyrkkisääntönne alusta. Joten

• Heikolla hapolla, kuten etikkahapolla, jonka ap $ K _ {\ rm a} $ on 4,76, on heikko konjugaattiemäs, jonka ap $ K _ {\ rm b} $ on 14-4,76 dollaria = 9,24 $.
• Vahvalla hapolla, kuten $ \ ce {HCl} $, ap $ K _ {\ rm a} $ -7: llä, on konjugaattipohja, jonka ap $ K _ {\ rm b} $ 14 dollaria – (- 7) = 21 dollaria.

Näin ollen Oscarin vastaus osoittaa, että se on epätarkka tapaa, jolla ohjeesi on muotoiltu, mutta se seuraa luonnollisesti, jos käytämme vertailuja lausekkeisiin. Uskallan sanoa, että useimmat oppikirjoissa mainitut heikkojen happojen konjugaattiemäkset ovat heikkoja.

1: Kuten kommentissa huomautetaan, heikko perusalue on p $ K _ {\ rm b} $> 1. Se liukastui.

Kommentit

• " strong " koska $ pK $ on alle -1,7, ei välttämättä ole totta. Kohdassa fi.wikipedia.org/wiki/Base_(chemistry)#Strong_bases a " vahva perusta " pidetään sellaisena, jonka konjugaattihapolla on $ pK_a > 13 $, joten vahva emäs tarvitsee vain $ pK_b < 1 $ not $ < -1,7 $.
• @Oscar huomasi; että jotenkin liukastui läpi.

Ymmärtäminen HSC-kemian (2019) näkökulmasta:

Hapot

• vahvan emäksen konjugaattihappo on heikko, joten koskaan reagoiva vesi
• kohtalaisen vahvan emäksen konjugaattihappo on kohtalaisen heikko, joten reagoi jonkin verran vesi
• heikon emäksen konjugaattihappo on vahva, joten se reagoi täysin veden kanssa

Emäkset

• vahva happo on heikko, joten älä koskaan reagoi veden kanssa
• kohtalaisen vahvan hapon konjugaattiemäs on kohtalaisen heikko, joten reagoi jonkin verran veden kanssa
• heikon konjugaattiemäs happo on vahva, reagoi siten täysin veden kanssa

Kun suola ionisoituu liuoksessa, sen ioneja tulisi pitää vastaavan hapon / emäksen konjugaattihappona ja konjugaattiemäksenä

esim. CH3COONa -> CH3COO- + Na +

Na + on wea k vahvan emäksen NaOH: n konjugaattihappo ja ei siksi koskaan reagoi veden kanssa.

CH3COO- on kohtalaisen heikon happaman CH3COOH: n kohtalaisen heikko konjugaattiemäs, ja se reagoi siten jonkin verran veden kanssa tuottaakseen OH-ioneja :

CH3COO- + H2O -> CH3COOH + OH-

Tämä tekee tuloksena olevan liuoksen emäksiseksi, jolloin pH on noin 8-9.

Kommentit

• Tervetuloa Chemistry.SE-sivustoon. Vastauksesi sisältää paljon oikeaa tietoa, mutta se ei vastaa kysymykseen, joka koskee ammoniumkationia.
• Huomaa, että näiden termien käytössä on laajaa epäjohdonmukaisuutta jopa luotettavista lähteistä. Monien lähteiden mukaan heikon hapon konjugaatti on heikko emäs (joka ' ei ole kirjoitusvirhe). Tällöin käytäntö, jota he käyttävät ' uudelleen, on se, että vahvan hapon konjugaatti on liian heikko, jotta sitä voidaan pitää emäksenä lainkaan, mutta että heikossa hapossa on heikko konjugaatti emäs (ja merkkijonon konjugaatti on liian heikko, jotta sitä voidaan pitää happona). Valitettavasti sinun on selvitettävä asiayhteydestä, miten he ' käyttävät termejä uudelleen.