Bases: caractéristiques et exemples
Les bases sont tous ces composés chimiques qui peuvent accepter des protons ou donner des électrons. Dans la nature ou artificiellement, il existe des bases inorganiques et organiques. Par conséquent, son comportement peut être prévu pour de nombreuses molécules ou solides ioniques.
Cependant, ce qui différencie une base du reste des substances chimiques est sa tendance marquée à donner des électrons devant, par exemple, des espèces dont la densité électronique est faible. Ceci n'est possible que si la paire électronique est localisée. En conséquence, les bases ont des régions riches en électrons, δ-.
Quelles propriétés organoleptiques permettent d'identifier les bases? Ce sont généralement des substances caustiques, qui provoquent de graves brûlures par contact physique. En même temps, ils ont une sensation savonneuse et dissolvent facilement les graisses. De plus, ses saveurs sont amères.
Où sont-ils dans la vie quotidienne? Les produits de nettoyage, des détergents aux savons de toilette, constituent une source commerciale courante des bases. Pour cette raison, l’image des bulles en suspension dans l’air peut aider à rappeler les bases, même si derrière elles de nombreux phénomènes physicochimiques sont impliqués.
De nombreuses bases présentent des propriétés totalement différentes. Par exemple, certains dégagent des odeurs nauséabondes et intenses, comme celles des amines organiques. D'autres, en revanche, tels que l'ammoniac, sont pénétrants et irritants. Ils peuvent également être des liquides incolores ou des solides blancs ioniques.
Cependant, toutes les bases ont quelque chose en commun: elles réagissent avec les acides pour produire des sels solubles dans des solvants polaires, tels que l'eau.
Caractéristiques des bases
En dehors de ce qui précède, quelles caractéristiques spécifiques devraient avoir toutes les bases? Comment peuvent-ils accepter les protons ou donner des électrons? La réponse réside dans l'électronégativité des atomes de la molécule ou de l'ion; et parmi tous, l'oxygène est prédominant, surtout lorsqu'il se trouve sous la forme d'oxydation, OH-.
Ils libèrent OH-
Pour commencer, OH- peut être présent dans de nombreux composés, principalement dans les hydroxydes de métaux, car dans la société des métaux, il tend à "arracher" des protons pour former de l'eau. Ainsi, une base peut être toute substance qui libère cet ion en solution grâce à un équilibre de solubilité:
M (OH) 2 M2 + + 2OH-
Si l'hydroxyde est très soluble, l'équilibre est totalement déplacé vers la droite de l'équation chimique et une base forte est parlée. M (OH) 2, en revanche, est une base faible, car elle ne libère pas complètement ses ions OH- dans l'eau. Une fois que l’OH- est produit, il peut neutraliser tout acide trouvé autour de lui:
OH- + HA => A- + H 2 O
Et ainsi, l'OH-déprotonise l'acide HA pour se transformer en eau. Parce que? Parce que l’atome d’oxygène est très électronégatif et qu’il présente un excès de densité électronique dû à la charge négative.
Le groupe O possède trois paires d'électrons libres et peut en donner n'importe lequel à l'atome H avec une charge positive partielle, δ +. De même, la grande stabilité énergétique de la molécule d’eau favorise la réaction. En d'autres termes: H 2 O est beaucoup plus stable que HA, et lorsque cela est vrai, la réaction de neutralisation se produira.
Bases conjuguées
Et que dire de OH- et A-? Les deux sont des bases, à la différence que A- est la base conjuguée de l'acide HA. En outre, A- est une base beaucoup plus faible que OH-. On parvient à la conclusion suivante: une base réagit pour en générer une autre plus faible.
Base forte + acide fort => Base faible + acide faible
Comme on peut le voir dans l'équation chimique générale, il en va de même pour les acides.
La base conjuguée A peut déprotoner une molécule dans une réaction appelée hydrolyse:
A- + H 2 O HA + OH-
Cependant, contrairement à OH-, il établit un équilibre lorsqu'il est neutralisé avec de l'eau. Encore une fois, c’est parce que A- est une base beaucoup plus faible, mais suffisante pour modifier le pH de la solution.
Par conséquent, tous les sels contenant A- sont connus comme des sels basiques. Un exemple de ceux-ci est le carbonate de sodium, Na 2 CO 3, qui après sa dissolution basifie la solution par la réaction d'hydrolyse:
CO 3 2- + H 2 O HCO 3 - + OH-
Ils ont des atomes d'azote ou des substituants qui attirent la densité électronique
Une base ne concerne pas seulement les solides ioniques avec des anions OH dans leur réseau cristallin, mais ils peuvent également avoir d'autres atomes électronégatifs tels que l'azote. Ce type de bases appartient à la chimie organique et les amines sont parmi les plus courantes.
Quel est le groupe amine? R-NH 2 . Sur l’atome d’azote, il y a une paire électronique sans partage, qui peut, comme l’OH, déprotoner une molécule d’eau:
R-NH 2 + H 2 O RNH 3 + + OH-
L'équilibre est très déplacé vers la gauche, car l'aminé, bien que basique, est beaucoup plus faible que OH-. Notez que la réaction est similaire à celle donnée pour la molécule d'ammoniac:
NH 3 + H 2 O NH 4 + + OH-
Seules les amines ne peuvent pas former correctement le cation NH 4 +; bien que RNH 3 + soit le cation ammonium avec une substitution simple.
Et peut-il réagir avec d'autres composés? Oui, chez tous ceux qui possèdent un hydrogène suffisamment acide, même si la réaction ne se produit pas complètement. C'est-à-dire que seule une très forte amine réagit sans établir un équilibre. De même, les amines peuvent donner leur paire d'électrons à d'autres espèces que H (sous forme de radicaux alkyle: -CH 3 ).
Bases à cycles aromatiques
Les amines peuvent également avoir des cycles aromatiques. Si sa paire d'électrons peut "se perdre" à l'intérieur de l'anneau, car il attire la densité électronique, alors sa basicité diminuera. Parce que? Plus la paire est localisée dans la structure, plus elle réagira rapidement avec les espèces pauvres en électrons.
Par exemple, NH 3 est basique car sa paire d'électrons n'a nulle part où aller. De la même manière, cela se produit avec les amines, qu'elles soient primaires (RNH 2 ), secondaires (R 2 NH) ou tertiaires (R 3 N). Celles-ci sont plus basiques que l'ammoniac car, en plus de ce qui précède, l'azote attire des densités électroniques plus élevées des substituants R, augmentant ainsi δ-.
Mais quand il y a un cycle aromatique, ce couple peut entrer en résonance au sein de celui-ci, rendant impossible la participation à la formation de liens avec le H ou d'autres espèces. Par conséquent, les amines aromatiques ont tendance à être moins basiques, à moins que le couple d'électrons reste fixé sur l'azote (comme avec la molécule de pyridine).
Allumez les indicateurs acide-base aux couleurs à pH élevé
Une conséquence immédiate des bases est que, dissoutes dans n'importe quel solvant et en présence d'un indicateur acide-base, elles obtiennent des couleurs correspondant à des valeurs de pH élevées.
Le cas le plus connu est celui de la phénolphtaléine. À un pH supérieur à 8, une solution de phénolphtaléine à laquelle est ajoutée une base est colorée en rouge violacé intense. La même expérience peut être répétée avec un large éventail d'indicateurs.
Exemples de bases
NaOH
L'hydroxyde de sodium est l'une des bases les plus largement utilisées dans le monde. Ses applications sont innombrables, mais parmi celles-ci, on peut citer son utilisation pour saponifier certaines graisses et fabriquer ainsi des sels basiques d’acides gras (savons).
CH 3 OCH 3
Sur le plan structurel, l’acétone peut sembler ne pas accepter les protons (ou donner des électrons), et pourtant il le fait bien que ce soit une base très faible. En effet, l'atome électronégatif de O attire les nuages électroniques des groupes CH 3, accentuant la présence de ses deux paires d'électrons (: O :).
Hydroxydes alcalins
En plus de NaOH, les hydroxydes des métaux alcalins sont également des bases fortes (à l’exception de LiOH). Ainsi, entre autres bases sont les suivantes:
-KOH: L'hydroxyde de potassium ou potasse caustique, est l'une des bases les plus utilisées en laboratoire ou dans l'industrie, en raison de son grand pouvoir dégraissant.
-RbOH: hydroxyde de rubidium.
-CsOH: hydroxyde de césium.
-FROH: hydroxyde de Frenchium, dont la basicité est supposée théoriquement être la plus forte jamais connue.
Bases organiques
-CH 3 CH 2 NH 2 : éthylamine.
-LiNH 2 : amidure de lithium. Avec l’amide de sodium NaNH 2, elles constituent l’une des bases organiques les plus puissantes. Dans ceux-ci, l’anion amiduro, NH 2 - est la base qui déprotonise l’eau ou réagit avec les acides.
-CH 3 ONa: méthoxyde de sodium. Ici, la base est l'anion CH 3 O, qui peut réagir avec les acides pour produire du méthanol, CH 3 OH.
-Les réactifs de Grignard: ils ont un atome métallique et un halogène, le RMX. Dans ce cas, le radical R est la base, mais pas parce qu’il prend un hydrogène acide, mais parce qu’il abandonne sa paire d’électrons qu’il partage avec l’atome de métal. Par exemple: bromure d'éthylmagnésium, CH 3 CH 2 MgBr. Ils sont très utiles en synthèse organique.
NaHCO 3
Le bicarbonate de sodium sert à neutraliser l’acidité dans des conditions douces, par exemple à l’intérieur de la bouche en tant qu’additif dans les dentifrices.
