Är ammonium en stark eller svag konjugatsyra?

Både ammoniak är en svag bas och ammoniumjon är en svag syra. Många, även de flesta, syra / baskonjugatpar är så. Vi borde använda jämförande istället för absoluta adjektiv i regeln om konjugatsyra-basstyrkor:

En svagare syra har en starkare konjugatbas, inte nödvändigtvis en helt stark.

En svagare bas har en starkare konjugatsyra, inte nödvändigtvis en helt stark.

Kommentarer

• Starkare i förhållande till vad … den svagare syran vi har?
• @Hydrous Caperilla, ja.
• @HydrousCaperilla faktiskt om jag förstår din fråga, betyder frasen " starkare konjugatbas " faktiskt inte starkare än den svagare syran. Vad det första uttalandet betyder är: Om du har syra A1 och dess konjugatbas B1, och du har syra A2 och dess konjugatbas B2, så om A1 är en svagare syra än A2, kommer konjugatet B1 att vara en starkare bas än B2.

Tänk på dessa reaktioner: \ begin {ekvation} \ ce {HA + H2O < = > A- + H3O +} \ tag {1} \ end {ekvation} \ börjar {ekvation} \ ce {A- + H2O < = > HA + OH -} \ tag {2} \ end {ekvation}

Jämviktskonstanten för reaktion (1) kallas ” syradissociationskonstant ”, $ K _ {\ rm a} $, och den andra är ” basassociationskonstant ”, $ K _ {\ rm b} $. (Observera att namnen finns där av historiska skäl, de är inte korrekt, strängt taget) Vi kan räkna ut vattenets koncentration till en god approximation i utspädda lösningar. Tänk på att

\ begin {ekvation} K _ {\ rm a} \ gånger K _ {\ rm b} = \ frac {\ ce {[A-] [H3O +]}} {\ ce {[HA ]}} \ times \ frac {\ ce {[HA] [OH-]}} {\ ce {[A-]}} = \ ce {[H3O +] [OH-]} = K _ {\ rm w} \ tagg {3} \ end {ekvation}

$ K _ {\ rm w} $ är konstant i konstant temperatur, därav $ K_ { \ rm a} $ och $ K _ {\ rm b} $ är omvänt proportionella mot varandra. Återigen, till en bra approximation, har vi

\ begin {ekvation} – \ 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 {ekvation}

p $ K _ {\ rm a} $ s mellan -1,7 ($ \ ce {H3O +} $ / $ \ ce {H2O} $) och 15,7 ($ \ ce {H2O} $ / $ \ ce {OH -} $) sägs vara de av svaga syror i vatten. Syror med $ K _ {\ rm a} $ s i detta intervall dissocierar inte helt i vatten och heter svag syra s (och svag bas s, för den delen ¹ ) i vatten.

Tänk nu på det så här: $ x + y = 14 $. Om $ x $ är 5, $ y $ är 9, och om $ x $ är -5, är $ y $ 19. (4) är där din tumregel kommer från. Så

• En svag syra som ättiksyra med ap $ K _ {\ rm a} $ 4,76 kommer att ha en svag konjugatbas med ap $ K _ {\ rm b} $ på $ 14-4,76 = 9,24 $.
• En stark syra som $ \ ce {HCl} $ med ap $ K _ {\ rm a} $ av -7 kommer att ha en konjugatbas med ap $ K _ {\ rm b} $ av $ 14 – (- 7) = 21 $.

Så som Oscar ”svar påpekar är det felaktigt hur din riktlinje formuleras, men det följer naturligt om vi använder jämförelser för formulering. Jag vågar säga att de flesta konjugerade baser av svaga syror som nämns i läroböcker är svaga.

1: Som kommentaren påpekar är det svaga basområdet p $ K _ {\ rm b} $> 1. Det gled.

Kommentarer

• Definitionen av " stark " som att ha $ pK $ under -1,7 kanske inte är helt sant. I en.wikipedia.org/wiki/Base_(chemistry)#Strong_bases en " stark bas " anses vara en vars konjugatsyra har $ pK_a > 13 $, så den starka basen behöver bara $ pK_b < 1 $ inte $ < -1,7 $.
• @Oscar Noted; som på något sätt gled igenom.

Förståelse från HSC kemi (2019) synvinkel:

Syror

• konjugatsyran i en stark bas kommer att vara svag, därför reagerar aldrig vatten
• konjugatsyran i en måttligt stark bas kommer att vara måttligt svag, och därför något att reagera med vatten
• konjugatsyran i en svag bas kommer att vara stark, därför reagerar den fullständigt med vatten

Baser

• konjugatbasen av en stark syra kommer att vara svag, reagerar därför aldrig med vatten
• konjugatbasen av en måttligt stark syra kommer att vara måttligt svag, därför något att reagera med vatten
• konjugatbasen av en svag syra kommer att vara stark, därför reagerar den fullständigt med vatten

När ett salt joniseras i lösning bör dess joner betraktas som konjugatsyra och konjugatbas av deras respektive syra / bas

t.ex. CH3COONa -> CH3COO- + Na +

Na + är en väv k konjugatsyra av den starka basen NaOH och kommer därför aldrig att reagera med vatten

CH3COO- är en måttligt svag konjugatbas av den måttligt svaga syran CH3COOH och reagerar därför med vatten något för att producera OH-joner :

CH3COO- + H2O -> CH3COOH + OH-

Detta gör den resulterande lösningen basisk, vilket ger ett pH-värde på 8-9

Kommentarer

• Välkommen till Chemistry.SE. Ditt svar innehåller mycket korrekt information, men det svarar inte på frågan, som handlar om ammoniumkatjonen.
• Observera att det finns utbredd inkonsekvens, även från tillförlitliga källor, i hur dessa termer används. Många källor säger att konjugatet av en svag syra är en svag bas (att ' inte är ett stavfel). I så fall är konventionen som de ' använder att konjugatet av en stark syra är för svagt för att alls kunna betraktas som en bas, men att en svag syra har ett svagt konjugat bas (och konjugatet av en strängbas är för svagt för att betraktas som en syra). Tyvärr måste du räkna ut ur sammanhanget hur de ' använder termerna.