Kas ir bāze ķīmijā? Definīcija, īpašības, pH un piemēri
Uzzini, kas ir bāze ķīmijā: skaidra definīcija, īpašības, pH skala, spēcīgas/vājas bāzes un praktiski piemēri ikdienā.
Bāze ir viela, kas var pieņemt ūdeņraža jonu (H+) no citas vielas. Ķīmiskā viela var pieņemt protonu, ja tai ir negatīvs lādiņš vai ja molekulā ir elektronegatīvs atoms, piemēram, skābeklis, slāpeklis vai hlors, kurā ir daudz elektronu. Tāpat kā skābes, dažas bāzes ir spēcīgas, bet citas vājas. Vājās bāzes retāk uzņem protonus, savukārt spēcīgās bāzes ātri uzņem protonus šķīdumā vai no citām molekulām. Skābe ir bāzes "ķīmiskais pretstats": skābe ziedo ūdeņraža jonu (protonu), ko bāze var pieņemt.
Definīcijas veidi
- Arrhenius definīcija: bāze šķīdumā palielina hidroksīda jonu (OH−) koncentrāciju (piemēram, NaOH → Na+ + OH− ūdenī).
- Brønsted–Lowry definīcija: bāze ir protonu (H+) akceptors (piemēram, NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH−).
- Lewis definīcija: bāze ir elektronu pāra donors, kas var veidot koordinatīvu saiti ar elektronu pāru akceptoru (piemēram, NH3 var dot savu sliktās pāra elektronus, lai saistītos ar metānu).
Spēks un līdzsvars
Spēcīgā bāze praktiski pilnībā disociē ūdens šķīdumā — piemēram, NaOH un KOH ir spēcīgas bāzes. Vājas bāzes, piemēram, NH3 (amonjaks), tikai daļēji reaģē ar ūdeni, tāpēc šķīdumā pastāv līdzsvars. Vāju bāzu spēku var kvantitatīvi raksturot ar disociācijas konstanti Kb un tās negatīvo logaritmu pKb — jo lielāks Kb (mazāks pKb), jo stiprāka bāze.
Īpašības
- Šķidrums, kas satur bāzes, bieži ir slidenas un ziepīgas uz tausti.
- Bāzes var mainīt indikatoru krāsu — piemēram, fenolftaleīns kļūst rozā bāziskā vidē.
- Bāzes reaģē ar skābēm, veidojot sāļus un ūdeni (neitralizācijas reakcija): NaOH + HCl → NaCl + H2O.
- Dažas vielas ir amfotēras — tās var uzvesties gan kā skābe, gan kā bāze. Piemēri: ūdens, Al(OH)3.
pH un skaitliskās robežas
Bāzes pH ir lielāks par 7,0. Vāju bāzu pH vērtība parasti ir 7–9, bet spēcīgu bāzu pH vērtība var būt 9–14 (šķidrumā ūdens tabulārajā temperatūrā). pH ir saistīts ar hidroksīda jonu koncentrāciju: pOH = −log[OH−], un pH + pOH = 14 (vārdā norādītajos apstākļos).
Piemēri un tipiskas reakcijas
- Spēcīgas neorganiskas bāzes: NaOH (nātrija hidroksīds), KOH (kālija hidroksīds), Ca(OH)2 (kalcija hidroksīds).
- Vājas bāzes: NH3 (amonjaks), amīni (organiskas amīngrupas).
- Neitralizācija: HCl + NaOH → NaCl + H2O (skābe + bāze → sāls + ūdens).
- Amfotērisks uzvedums: Al2O3 vai Al(OH)3 reaģē gan ar skābēm, gan ar stiprām bāzēm.
Lietojumi un drošība
- Bāzes tiek lietotas tīrīšanas līdzekļos (piem., sārmi pelnu vai nātrija hidroksīda saturs), ražošanā (tērauda, papīra, ķīmiskās sintezēs), lauksaimniecībā (mēslojumi) un medicīnā (antacīdi, kas mazina kuņģa skābumu).
- Daudzas bāzes ir korozīvas — spēcīgas bāzes var apdedzināt ādu un bojāt audumus. Vienmēr lietojiet personīgos aizsardzības līdzekļus un darbojieties labi vēdināmā vietā.
Apkopojot: bāze ir protonu akceptors/elektronu donors, kuras šķīdums paaugstina pH virs 7. Bāzu spēku, uzvedību un lietojumu nosaka to ķīmiskā struktūra un disociācijas spēja ūdenī.
Amonjaks un sālsskābe veido amonija hlorīdu. Tā ir neitralizācija.
Kā darbojas bāzes
Bāzes var izmantot skābju neitralizēšanai. Kad bāze, bieži OH– , uzņem protonu no skābes, tā veido ūdens molekulu, kas ir nekaitīga. Kad visas skābes un bāzes reaģē, veidojot ūdens molekulas un citus neitrālus sāļus, to sauc par neitralizāciju. Skābes var izmantot arī bāzu neitralizēšanai.Katrai bāzei ir konjugētā skābe, kas veidojas, bāzei pievienojot ūdeņraža atomu. Piemēram, NH3 (amonjaks) ir bāze, un tās konjugētā skābe ir amonija jons NH4+ . Vāja bāze veido spēcīgu konjugēto skābi, un spēcīga bāze veido vājāku konjugēto skābi. Tā kā amonjaks ir vidēji spēcīga bāze, amonijs ir ievērojami vājāka skābe.
Raksturojums
Bāzēm piemīt šādas īpašības:
- Rūgtena garša (pretstatā skābju skābajai garšai).
- Gļotaina vai ziepjaina sajūta uz pirkstiem (slidena)
- Daudzas bāzes reaģē ar skābēm un nogulsnē sāļus.
- Spēcīgas bāzes var reaģēt ar skābēm. Skābju noplūdi var droši neitralizēt, izmantojot vieglu bāzi.
- Bāzes sarkano lakmusa papīru pārvērš zilā krāsā
- Bāzes ir vielas, kas satur metālu oksīdus vai hidroksīdus.
- Ūdenī šķīstošas bāzes veido sārmus (šķīstošas bāzes).
Daži izplatīti sadzīves produkti ir bāzes. Piemēram, kaustiskā soda un notekūdeņu tīrīšanas līdzeklis ir izgatavoti no nātrija hidroksīda, kas ir spēcīga bāze. Amonjaks vai uz amonjaka bāzes ražots tīrīšanas līdzeklis, piemēram, logu un stikla tīrīšanas līdzeklis, ir bāze. Šīs spēcīgākās bāzes var izraisīt ādas kairinājumu. Citas bāzes, piemēram, gatavošanas sastāvdaļas nātrija bikarbonāts (dzeramā soda) vai vīnskābes krēms, ir bāziskas, bet tās nav kaitīgas un ir piemērotas gatavošanai.
Strādājot ar pamatnēm, vienmēr jālieto cimdi. Ja rodas ādas kairinājums, skartā vieta rūpīgi jānoskalo ar aukstu ūdeni. Ja tas nenovērš problēmu, pēc iespējas ātrāk sazinieties ar medicīnisko palīdzību.
Spēcīgas bāzes
Stipra bāze ir bāze, kas, nonākot ūdenī, izdala hidroksīda jonu OH-. To ir astoņas.
- Litija hidroksīds-LiOH
- Nātrija hidroksīds-NaOH
- Kālija hidroksīds-KOH
- Rubīdija hidroksīds-RbOH
- Cēzija hidroksīds-CsOH
- Kalcija hidroksīds-Ca(OH)2
- Stroncija hidroksīds-Sr(OH)2
- Bārija hidroksīds-Ba(OH)2
Jautājumi un atbildes
J: Kas ķīmijā ir bāze?
A: Bāze ķīmijā ir viela, kas var pieņemt ūdeņraža jonu (H+) no citas vielas.
J: Kā ķīmiska viela var pieņemt protonu?
A: Ķīmiska viela var pieņemt protonu, ja tai ir negatīvs lādiņš vai ja molekulā ir elektronegatīvs atoms, piemēram, skābeklis, slāpeklis vai hlors, kam ir daudz elektronu.
Vai visas bāzes dabā ir spēcīgas?
A: Nē, tāpat kā skābes, dažas bāzes ir stipras, bet citas vājas. Vājās bāzes retāk uzņem protonus, savukārt spēcīgās bāzes ātri uzņem protonus šķīdumā vai no citām molekulām.
J: Kas ir bāzes "ķīmiskais pretstats"?
A: Bāzes "ķīmiskais pretstats" ir skābe. Skābe ir viela, kas ziedo ūdeņraža atomu bāzei.
J: Kāds ir bāzu pH diapazons?
A: Bāzēm pH ir lielāks par 7,0. Vāju bāzu pH vērtība parasti ir 7-9, bet spēcīgu bāzu pH vērtība ir 9-14.
J: Vai bāzes var pieņemt protonus no citām molekulām?
A: Jā, stipras bāzes var ātri uzņemt protonus šķīdumā vai no citām molekulām.
Kādi atomi var palīdzēt ķīmiskajai vielai pieņemt protonu?
A: Elektronegatīvie atomi, piemēram, skābeklis, slāpeklis vai hlors, kam ir daudz elektronu, var palīdzēt ķīmiskajai vielai pieņemt protonu.
Meklēt