In questo articolo, dovremmo discutere di HCO3-acido o base e fatti dettagliati.
L'acido o la base HCO3 è l'obiettivo principale qui, è un oxoanione di carbonio, chiamato bicarbonato. Il bicarbonato è la base coniugata dell'acido carbonico. Generalmente, HCO3- si comporta come una base ma in alcune condizioni può agire anche come un acido.
Nella struttura del bicarbonato, l'atomo C è attaccato da due gruppi O e uno -OH. Entrambi gli atomi O sono legati da un doppio legame con l'atomo C e il gruppo OH è legato da un singolo legame, quindi la carica negativa risiede solo su C. Questa carica negativa gioca un ruolo importante nella chimica acido-base del bicarbonato.
Alcuni fatti su HCO3-
Il bicarbonato è un anione molecolare covalente, l'atomo C centrale è sp2 ibridato e generalmente, è di natura lievemente basica.
Nel bicarbonato sono presenti due legami π e due legami sigma insieme a una carica negativa. È parzialmente solubile in acqua ma più solubile in qualsiasi soluzione organica. La presenza del gruppo -OH lo rende basilare e dovuto alla presenza di due doppi legami, possiamo calcolarne il pKa nella scala di Pauling usando la formula 8-5, dove p è il numero di ossigeno chetonico.
HCO3- acido o base in acqua
Il comportamento acido-basico di qualsiasi specie in acqua dipende dall'elevata entalpia di idratazione del protone.
In acqua, lo ione bicarbonato reagisce per formare un acido debole e uno ione idrossido. A causa della formazione di un forte idrossido di specie basiche, l'intera soluzione è di natura basica e fornisce il protone formando acido carbonico. In equilibrio, la concentrazione di ione idrossido è maggiore e quindi il bicarbonato si comporta come una base nell'acqua.
HCO3- + H2O=H2CO3 + OH-
Essendo un acido organico, l'acido carbonico è un acido molto debole, si ionizza molto lentamente, quindi la basicità della soluzione dipende dall'OH-.
HCO3- Bronsted base o acido
Nel 1923 Brönsted e Lowry proposero un concetto per specie acido-base, secondo il loro concetto, una specie che rilascia protoni è un acido di Bronsted e qualsiasi specie tende ad accettare il protone come base di Bronsted.
Da ciò, possiamo concludere che qualsiasi specie donatrice di idrogeno sarà acido di Bronsted e, allo stesso modo, qualsiasi specie accettore di idrogeno sarà una base di Bronsted.
Quindi, prima controlliamo la presenza di ioni bicarbonato che donano idrogeno o accettano la natura e poi lo classifichiamo in base all'acido di Bronsted o alla base di Bronsted. In soluzione acquosa, controlliamo HCO3- acido o base.
HCO3- + H2O=H3O+ + CO32-
Dall'equazione di cui sopra, possiamo vedere che quando il bicarbonato viene fatto reagire con l'acqua produce ione idronio donando il suo protone. Quindi, il bicarbonato è l'acido di Bronsted in quanto dona un protone e rende anche la soluzione acida perché lo ione idronio è di natura più acida.
HCO3- Base o acido di Lewis
Lewis ha proposto una teoria del carattere acido-base di qualsiasi sostanza in base alla loro struttura elettronica. Secondo lui, qualsiasi sostanza che può accettare elettroni o in particolare coppie solitarie per formare un legame covalente è chiamata acido di Lewis e qualsiasi sostanza che dona coppie di elettroni più specificamente coppie solitarie per formare un legame covalente è chiamata base di Lewis.
Così, l'acido di lewis contiene un orbitale vuoto per accettare gli elettroni e la base di lewis dovrebbe contenere coppie solitarie nel suo. In realtà, nel concetto acido-base di Lewis gli elettroni trasferiscono l'HOMO della base di Lewis al LUMO dell'acido di Lewis.
Per comprendere il concetto di Lewis acido-base di bicarbonato dovremmo considerare la sua disponibilità di orbitali vuoti o la presenza di coppie solitarie di bicarbonato. Prima di tutto, dovremmo controllarlo struttura di risonanza lewis.
Dalla struttura risonante del bicarbonato, è evidente che ci sono quattro coppie di coppie solitarie disponibili per il bicarbonato che possono donare in qualsiasi momento dall'ossigeno solo tramite risonanza e viene donata anche la carica negativa sul carbonio. Non è disponibile alcun orbitale libero per accettare elettroni.
La sintesi delle sostanze si comporterebbe come Lewis Base
- Una molecola ha più elettroni del suo ottetto.
- L'atomo centrale dovrebbe essere non metallico o meno elettronegativo
- Molecola o ione in grado di donare una coppia di elettroni riorganizzando i suoi elettroni di valenza tramite risonanza.
- Avendo delocalizzato π sistema di elettroni
- L'atomo centrale di molte molecole può essere polarizzabile.
Tutti i criteri di cui sopra sono soddisfatti per lo ione bicarbonato. Così, il bicarbonato si comporta come una base lewis.
È HCO3- acido coniugato o base?
La coppia acido-base coniugata viene spesso definita come qualsiasi specie diversa l'una dall'altra per il grado di trasferibilità del protone.
Maggiore è la capacità di qualsiasi specie di donare protoni in un determinato mezzo, maggiore sarà la sua acidità in quel particolare mezzo. Ancora una volta, possiamo dire che il corrispondente la base coniugata di un acido forte è di natura debole. Quindi, il corrispondente acido coniugato di una base forte è di natura debole.
Il carattere acido-base è anche influenzato dal tipo di solvente da utilizzare. Perché in un determinato mezzo l'interazione della coppia acido-base coniugata è diversa e in base a tale interazione possiamo classificare la natura della coppia acido-base coniugata.
Per gli ioni bicarbonato, la base acida coniugata dovremmo considerare il mezzo acquoso.
HCO3- se può facilmente accettare un protone dall'acqua e forma acido carbonico, dovremmo considerare l'equilibrio.
Nell'equazione sopra, possiamo vedere che l'equilibrio è più spostato sul lato sinistro, quindi la formazione di acido carbonico non è così fattibile. L'acido carbonico è un acido debole in quanto è un acido organico, quindi la sua base corrispondente che è il bicarbonato è di natura più basica.
Così HCO3- è una forte base coniugata.
Ancora una volta, consideriamo un'altra reazione in cui il bicarbonato può rilasciare un protone da esso, il processo non è così favorevole in quanto C ha una carica più negativa qui e rilasciare un altro atomo da questa molecola è un processo più difficile. Quindi, l'equilibrio è sempre più nella direzione all'indietro.
Qui lo scenario è diverso dal precedente. Dopo la donazione del bicarbonato di protoni, il trasferimento di ioni carbonato e carbonato è una base forte rispetto al bicarbonato stesso. Quindi qui la formazione della forte base coniugata significa che il bicarbonato è un acido debole.
Quindi, possiamo concludere che il bicarbonato può mostrare una coppia acido-base coniugata in cui la sua base coniugata è il bicarbonato che è una base forte e l'acido coniugato è l'acido carbonico che è un acido debole.
| Acido Coniugato | Base coniugata |
| bicarbonato (HCO3-) | carbonato (CO32-) |
| Acido carbonico (H2CO3) | bicarbonato (HCO3-) |
Quando HCO3- è acido?
L'acqua è di natura anfotera, quindi l'acqua può comportarsi sia come acida che come base.
In realtà, qualsiasi sostanza può comportarsi come acida o base a seconda del mezzo. Quindi, il bicarbonato può fungere da acido in presenza di una base forte in un mezzo acquoso. Quando il bicarbonato reagisce con lo ione idrossido che è più basico del bicarbonato, trae protoni dal bicarbonato e il bicarbonato si comporta come acido.
Il bicarbonato dona il suo protone all'idrossido e il primo diventa uno ione carbonato e successivamente formerà una molecola d'acqua. Ecco il bicarbonato si comporta come acido la cui base coniugata è carbonato in presenza di ione idrossido.
Quando HCO3- è base?
Il bicarbonato si comporta come una base indipendente dalla natura del mezzo.
Nel solvente protico il bicarbonato accetta facilmente un protone e forma una specie neutra che è un acido debole. Quindi, ha la capacità di rimuovere i protoni da qualsiasi solvente protonico o specie protonata.
Qui il bicarbonato accetta un protone dallo ione idronio e diventa acido carbonico e successivamente si converte in acqua. Così, il bicarbonato può comportarsi da base in presenza di qualsiasi solvente protonato o il donatore di protoni e il bicarbonato possono astrarre quel protone.
FAQ
HCO3-Arrhenius è acido o base?
Secondo la teoria di Arrhenius, una specie chiamata acido dona un H+ ione e una specie chiamata base possono donare OH- ione.
HCO3- Può donare H+ ione per formare CO32- (ione carbonato) e può donare OH- ione per formare CO2 (diossido di carbonio). Quindi, secondo la teoria di Arrhenius, può comportarsi sia come acido che come base.
Ma sperimentalmente è di natura mite e di base.
Tra H2PO4– e HCO3- quale è più basilare e perché?
Il bicarbonato è più basico.
Per risolvere questa domanda, dovremmo occuparci della parte della teoria del coniugato acido-base. Il diidrogeno fosfato è la base coniugata dell'acido fosforico che è un acido forte, quindi la sua base coniugata è più debole.
Ma il bicarbonato è la base coniugata dell'acido carbonico che è un acido più debole, quindi la sua base coniugata sarà forte. Quindi, il bicarbonato è più basico del diidrogeno fosfato.
Confronta la natura basica acida della CO32- e HCO32-.
Secondo la teoria dell'acido di Bronsted, una sostanza è chiamata base dalla capacità di accettare un protone o chiamata acido per donare il protone.
Il carbonato ha due cariche negative, quindi accetta più protoni del bicarbonato e anche la densità della carica negativa è alta nel carbonato, quindi la capacità di accettare protoni per carbonato è maggiore del bicarbonato.
Quindi, il carbonato è più basico del bicarbonato.
sommario
Dalla breve discussione di cui sopra sulla natura acido-basica del bicarbonato, possiamo concludere che il bicarbonato è anche di natura anfotera. Può comportarsi sia come acido che come base a seconda della natura del mezzo e delle specie di reazione. Inoltre, può soddisfare la condizione della teoria dell'acido e della base di Bronsted e Lewis.
