Konjugovaný pár

Při acidobazické reakci reaguje kyselina se zásadou za vzniku konjugované zásady a konjugované kyseliny. Kyselina odštěpuje proton, který následně zachycuje zásada. Vznik nové vazby mezi zásadou a protonem se znázorňuje šipkou, která míří od elektronového páru zásady k přesouvajícímu se protonu:

Na obrázku výše je molekula vody konjugovanou kyselinou hydroxidového aniontu, který získal proton z amonného kationtu. Obdobně je amoniak konjugovanou zásadou amonného kationtu, který odštěpí vodíkový ion a vytvoří molekulu vody, která je konjugovanou kyselinou hydroxidového iontu –OH⁻ je pak konjugovanou zásadou H₂O, vznikající oddělením protonu z molekuly vody (který je pak zachycen amoniakem a vytvoří NH +
4 . Pro tutéž částici lze, v závislosti na tom, jaká reakce se uvažuje, použít označení kyselina, zásada, konjugovaná kyselina, i konjugovaná zásada.

Síla konjugované kyseliny souvisí s její disociační konstantou. U silnější kyseliny má její disociace vyšší rovnovážnou konstantu a rovnováha je více posunuta směrem k produktům. Sílu konjugované zásady lze popsat jako její náchylnost k přitahování protonů. Silná konjugovaná zásada může způsobit „zadržení“ protonů a zabránit disociaci odpovídající kyseliny.

Silným konjugovaným kyselinám odpovídají slabé zásady;^[3] jak příklad lze uvést disociaci kyseliny chlorovodíkové (HCl) ve vodném roztoku. Protože je HCl silnou kyselinou (má velkou míru disociace), tak je její konjugovaná zásada, chloridový anion (Cl⁻), slabou zásadou; většina H⁺ tak bude vytvářet hydroniové ionty (H₃O⁺) a nebude se vázat na Cl⁻, konjugovaná zásada této kyseliny bude tak slabší zásadou než voda.

Pokud je látka slabou kyselinou, tak její konjugovaná zásada nemusí být silnou zásadou. Octanový anion, konjugovaná zásada kyseliny octové, má disociační konstantu přibližně 5,6×10⁻¹⁰, a je tak slabou zásadou.Aby byla konjugovaná zásada silná, tak její konjugovaná kyselina musí být velmi slabá. Ve vodných roztocích 25 °C platí K_A*K_B = K_W = (při 25 °C) 10⁻¹⁴.

Konjugované kyseliny a zásady se využívají v pufrech. V těchto roztocích slabá kyselina a její konjugovaná zásada (v podobě soli), nebo slabá zásada a její konjugovaná kyselina, slouží k tlumení změn pH během titrací. Pufry lze využít v anorganické i organické chemii, jako roztok udržující stálé pH funguje i krev. Nejvýznamnějším pufračním systémem v lidské krvi jsou soustava kyseliny uhličité a hydrogenuhličitanů, která omezuje změny pH při přijímání CO₂. Reakce vypadají takto:

$${\displaystyle {\ce {CO2 + H2O <=> H2CO3 <=> HCO3^- + H+}}}$$

V následující tabulce jsou shrnuty některé běžné pufry:

V organické chemii se používají octanové pufry, založené na kyselině octové (CH₃COOH) a octanových iontech (CH₃COO⁻), zpravidla dodávaných octanem sodným (CH₃COONa).

Hartmannův roztok využívá konjugovanou zásadu organické kyseliny, konkrétně kyseliny mléčné (CH₃CH(OH)COOH) se sodnými, draselnými a vápenatými kationty a chloridovými anionty, ve vodném roztoku.^[4] Výsledný roztok je izotonický vůči lidské krvi a používá se jako náhrada krevní plazmy po úrazech, operacích a popáleninách.^[5]

V následující tabulce je uvedeno několik kyselin a jejich konjugovaných zásad. Směrem dolů v tabulce klesá síla kyselin a roste síla zásad.

Níže následuje tabulka zásad a jejich konjugovaných kyselin, kde směrem dolů síla zásady klesá a síla konjugované kyseliny roste.

Reference

V tomto článku byl použit překlad textu z článku Conjugate (acid-base theory) na anglické Wikipedii.

Související články

• Pufr
• Deprotonace
• Protonace
• Soli

Externí odkazy

• MCAT General Chemistry Review – 10.4 Titration and Buffers (titrace a pufry)
• pufry a pufrační kapacita Archivováno 28. 4. 2021 na Wayback Machine.