Aigéad comhchuingeach

Is comhdhúil cheimiceach é aigéad comhchuingeach, laistigh de theoiric aigéad–bunanna Bhrønsted-Lowry, a fhoirmítear nuair a dheonaíonn aigéad prótón (H ⁺) go dtí bun - i bhfocail eile, is bun é le hiain hidrigine curtha leis, mar san imoibriú cúlaithe cailleann sé ian hidrigine. Ar an láimh eile, is bun comhchuingeach é an speiceas atá fágtha tar éis d’aigéad prótón a dheonú, le linn imoibrithe cheimicigh. Dá réir sin, is éard is bun comhchuingeach ann ná speiceas a fhoirmítear trí phrótón a ghlacadh as aigéad, mar gheall ar an imoibriú cúlaithe tá sé in ann ian hidrigine a ghnóthú.^[1] Toisc go bhfuil roinnt aigéad in ann nís mó na prótón amháin a scaoileadh, d’fhéadfadh go mbeadh bun comhchuingeach an aigéid aigéadach.

Go hachomair, is féidir é seo a léiriú mar an t-imoibriú ceimiceach seo a leanas:

Aigéad + Bun ⇌ Bun comhchuingeach + Aigéad comhchuingeach

Chuir Johannes Nicolaus Brønsted agus Martin Lowry teoiric Brønsted-Lowry i láthair, a mhol gur aigéad é aon chomhdhúil atá in ann prótón a dheonú chuig aon chomhdhúil eile, agus gur bun é an chomhdhúil a ghlacann leis an bprótón. Is cáithnín núicléach é prótón a bhfuil aonad lucht leictreach dearfach aige; léirítear é leis an tsiombail H⁺ toisc gurb é atá ann núicléas adamh hidrigine,^[2] is é sin, caitian hidrigine.

Is féidir le caitian a bheith ina aigéad comhchuingeach, agus is féidir le ainian a bheith ina bhun comhchuingeach, ag brath ar an tsubstaint atá i gceist agus ar theoiric aigéad–bunanna a bhíonn i gceist. Is é an t-ainian is simplí is féidir a bheith ina bhun comhchuingeach ná an leictreon tuasláite arb é a hidrigin adamhach an t-aigéad comhchuingeach.

Imoibrithe aigéad–bunanna

In imoibriú aigéad–bunanna, imoibríonn aigéad móide bun chun bun comhchuingeach móide aigéad comhchuingeach a fhoirmiú:

Cruthaítear comhchuingigh nuair a chailleann aigéad prótón hidrigine nó nuair a ghnóthaíonn bun prótón hidrigine. Féach an figiúr seo a leanas:

Deirimid gurb é an móilín uisce an t-aigéad comhchuingeach den ian hiodrocsaíde, tar éis don ian hiodrocsaíde an prótón hidrigine, deonaithe ag amóiniam, a fháil. Ar an láimh eile, is í an amóinia an bun comhchuingeach don amóiniam aigéadach tar éis amóiniam ian hidrigine a dheonú chun mhóilín uisce a tháirgeadh. Is féidir linn tagairt a dhéanamh freisin do OH^- mar bhun comhchuingeach de H₂O, ós rud é go ndeonaíonn an móilín uisce prótón chun NH₄⁺ a tháirgeadh san chúlimoibriú, arb é an próiseas is suntasaí sa nádúr é mar gheall ar neart an bhuin NH₃ thar an ian hiodrocsaíde. Bunaithe ar an bhfaisnéis seo, is léir nach bhfuil na téarmaí "Aigéad", "Bun", "aigéad comhchuingeach", agus "bun comhchuingeach" socraithe do speiceas ceimiceach áirithe; ach tá siad inmhalartaithe de réir an imoibrithe atá ar siúl.

Neart na gcomhchuingeach

Bíonn neart an aigéid chomhchuingigh i gcomhréir dhíreach lena thairiseach díthiomsúcháin. Má tá aigéad comhchuingeach láidir, beidh a thairiseach cothromaíochta níos airde ag a dhíthiomsúcháin agus beidh táirgí an imoibrithe fabhraithe. Is féidir neart buin chomhchuingigh a mheas mar chlaonadh an speicis prótóin hidrigine a “tharraingt” ina dtreo féin. Má rangaítear bun comhchuingeach mar "láidir", coimeádfaidh sé “greim” ar an bprótón hidrigine nuair a bheidh sé i dtuaslagán agus ní dhíscaoilfidh a aigéad.

Má rangaítear speiceas mar "aigéad láidir ", beidh a bhun comhchuingeach lag.^[3] Sampla den chás seo is ea díthiomsú an aigéid hidreaclóraigh HCl in uisce. Ós rud é gur aigéad láidir é HCl (díthiomsaíonn sé den chuid is mó), beidh a bhun comhchuingeach (Cl−) ina bhun lag comhchuingeach. Dá bhrí sin, sa chóras seo, beidh an chuid is mó de na H⁺ i bhfoirm iain hiodróiniam H₃O^+, in ionad a bheith nasctha le hainian Cl⁻ agus beidh an bun comhchuingeach níos laige ná móilín uisce.

Ar an láimh eile, má rangaítear speiceas mar "aigéad lag" ní gá go mbeidh a bhun comhchuingeach ina bhun láidir. Smaoinigh go bhfuil tairiseach díthiomsúcháin (Kb) de thart ar 5.6x10⁻¹⁰ ag an aicéatáit, an bun comhchuingeach den aigéad aicéiteach, rud a fhágann gur bun lag é. Ionas go mbeidh bun comhchuingeach láidir ag speiceas, caithfidh sé a bheith ina aigéad an-lag, cosúil le huisce mar shampla.

D’fhonn péirí comhchuingeacha aigéad-bunanna a aithint

D’fhonn péire comhchuingeach aigéad-bunanna a aithint, cuardaigh an péire comhdhúile atá gaolmhar. Is féidir súil a chaitheamh ar imoibriú aigéad-bunanna sa chiall roimh agus ina dhiaidh. Tá an roimh ar thaobh na láimhe clé den chothromóid (ar thaobh an imoibreáin), agus an ina dhiaidh ar thaobh na láimhe deise (ar thaobh an táirge). Gnóthaíonn an t-aigéad comhchuingeach, ar thaobh na láimhe deise, ian hidrigine, mar sin ar thaobh na láimhe clé den chothromóid, is é an bun an chomhdhúil a bhfuil ian hidrigine amháin níos lú aige den aigéad comhchuingeach. Chaill an bun comhchuingeach ar an taobh eile den chothromóid ian hidrigine, mar sin ar thaobh an imoibreáin den chothromóid, is é an t-aigéad an chomhdhúil a bhfuil ian hidrigine amháin níos mó den bhun comhchuingeach aige.

Smaoinigh ar an imoibriú aigéad-bunanna seo a leanas:

HNO₃ + H₂O → H₃O⁺ + NO₃⁻

Is aigéad é an t-aigéad nítreach (HNO₃) toisc go ndeonaíonn sé prótón don mhóilín uisce, agus is í an níotráit a bhun comhchuingeach (NO⁻). Feidhmíonn an móilín uisce mar bhun, toisc go bhfaigheann sé an caitian hidrigine (prótón) agus is é a aigéad comhchuingeach ná an t-ian ocsóiniam (H₃O⁺).

Cothromóid	Aigéad	Bun	Bun comhchuingeach	Aigéad comhchuingeach
HClO₂ + H₂O → ClO₂⁻ + H₃O⁺	HClO₂	H₂O	ClO₂^-	H₃O⁺
ClO⁻ + H₂O → HClO + OH^-	H₂O	ClO⁻	OH^-	HClO
HCl + H₂PO₄⁻ → Cl-+ H₃PO₄	HCl	H₂PO₄⁻	Cl⁻	H₃PO₄

Feidhmeanna

Bíonn úsáid amháin d'aigéid agus bunanna comhchuingithe páirteach i gcórais mhaolánaithe, lena n-áirítear tuaslagán maolánach. I maolán, úsáidtear aigéad lag agus a bhun comhchuingeach (i bhfoirm salainn), nó bun lag agus a aigéad comhchuingeach, chun an t-athrú pH a theorannú, le linn phróiseas toirtmheasctha. Tá feidhmeanna ceimiceacha orgánacha agus neamhorgánacha ag maoláin. Mar shampla, seachas maoláin a úsáidtear i bpróisis saotharlainne, feidhmíonn fuil an duine mar mhaolán chun pH a choinneáil. Is é an maolán is tábhachtaí inár sruth fola ná an córas maolánach décharbónáite, a choisceann dianathruithe pH nuair a bhíonn CO₂ curtha isteach. Feidhmíonn sé mar seo:

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

Ina theannta sin, seo tábla de mhaoláin choitianta.

Oibreán maolánach	pK_a	Raon úsáideach pH
Aigéad citreach	3.13, 4.76, 6.40	2.1 - 7.4
Aigéad eatánóch	4.8	3.8 - 5.8
KH₂PO₄	7.2	6.2 - 8.2
CHES	9.3	8.3–10.3
Bóráit	9.24	8.25 - 10.25

Ba é an dara feidhm choitianta le comhdhúil orgánach ná maolán a tháirgeadh le haigéad eatánóch. Má bhí an t-aigéad eatánóch, aigéad lag leis an bhfoirmle CH₃COOH, le n-athrú ina dtuaslagán maolánach, bheadh gá é a chomhcheangal lena bhun comhchuingeach CH₃COO⁻ i bhfoirm salainn. Tugtar maolán aicéatáite, ar an meascán mar thoradh air, comhdhéanta de CH₃COOH uiscí agus CH₃COONa uiscí. Feidhmíonn an t-aigéad eatánóch, mar aon le go leor aigéad lag eile, mar chomhpháirteanna úsáideacha de mhaoláin i suíomhanna saotharlainne éagsúla, gach ceann acu úsáideach laistigh dá raon pH féin.

Sampla le comhdhúil neamhorgánach is ea úsáid íocshláinte bhun comhchuingeach an aigéid lachtaigh ar a dtugtar lachtáit i dTuaslagán Lachtáite Ringer (nó Hartmann). Tá an fhoirmle C₃H₆O₆ ag aigéad lachtach agus úsáidtear a bhun comhchuingeach i sreabháin infhéitheacha arb éard atá iontu ná caitiain shóidiam agus photaisiam mar aon le hiain lachtáite agus chlóiríde i dtuaslagán le huisce driogtha. Is gnách go mbíonn na sreabháin seo iseatónach maidir le fuil an duine agus úsáidtear iad go coitianta chun an leibhéil sreabháin a spíceadh i gcóras tar éis caillteanas fola trom mar gheall ar thráma, máinliacht nó gortú dó.

Tábla aigéid agus a mbun comhchuingeach

Táblaítear laistíos roinnt samplaí d’aigéid agus a mbunanna comhchuingithe; tabhair faoi deara an difríocht atá eatarthu, ní ach le prótón amháin (ian H +). Laghdaíonn neart aigéid agus méadaíonn neart bhuin chomhchuingigh ag dul síos an tábla.

Aigéad	Bun comhchuingeach
H ₂F⁺ Fluaraniam	HF Fluairíd hidrigine
HCl Aigéad hidreaclórach	Cl⁻ Clóirídí
H₂SO₄ Aigéad sulfarach	HSO₄⁻ Sulfáit hidrigine
HNO₃ Aigéad nítreach	NO₃⁻ Níotráit
H₃O⁺ Ocsóiniam	H₂O Uisce
HSO₄⁻ Sulfáit hidrigine	SO₄²⁻ Sulfáit
H₃PO₄ Aigéad fosfarach	H₂PO₄⁻ Fosfáit déhidrigine
CH₃COOH Aigéad eatánóch	CH₃COO⁻ Aicéatáit
HF Aigéad hidreafluarach	F⁻ Fluairíd
H₂CO₃ Aigéad carbónach	HCO₃⁻ Hidrigincharbónáit
H₂S Aigéad hidreafluarach	HS⁻ Suilfíd hidrigine
H₂PO₄⁻ Fosfáit déhidrigine	HPO₄²⁻ Fosfáit hidrigine
NH₄⁺Amóiniam	NH₃ Amóinia
H₂O Uisce (pH=7)	OH⁻ Hiodrocsaíd
HCO₃⁻ Hidrigincharbónáit (décharbónáit)	CO₃²⁻ Carbónáit

Tábla de bhunanna agus a n-aigéid chomhchuingeacha

I gcodarsnacht, seo tábla de bhunanna agus a n-aigéid chomhchuingeacha. Ar an gcaoi chéanna, laghdaíonn neart an bhuin agus méadaíonn neart an aigéid chomhchuingigh, ag dul síos an tábla.

Bun	Aigéid comhchuingeach
C₂H₅NH₂ Éatánaimín	C₂H₅NH₃⁺ Ethylammonium ion
CH₃NH₂ Meatánaimín	CH₃NH₃⁺ Meitiolamóiniam
NH₃ Amóinia	NH₄⁺ Amóiniam
C₅H₅N Piridín	C₅H₆N⁺ Piridíniam
C₆H₅NH₂ Ainilín	C₆H₅NH₃⁺ Feiniolamóiniam
C₆H₅CO₂^- Beansóáit	C₆H₆CO₂ Aigéad beansóch
F^- Fluairíd	HF Fluairíd hidrigine
PO₄^3- Fosfáit	HPO₄^2- Fosfáit monaihidrigine
OH⁻ Hiodrocsaíd	H₂O Uisce (neodrach, pH 7)
HCO₃^- Hidrigincharbónáit	H₂CO_{3</sub Aigéad carbónach}
CO₃^2- Carbónáit	HCO₃^- Hidrigincharbónáit
Br^- Bróimín	HBr Bróimíd hidrigine
HPO₄^2- Fosfáit hidrigine	H₂PO₄^-
Cl^-	HCl
H₂O	H₃O⁺

Féach freisin

Tagairtí

↑ Zumdahl, Stephen S., & Zumdahl, Susan A. Chemistry. Houghton Mifflin, 2007,
↑ "Brønsted–Lowry theory | chemistry". Encyclopedia Britannica. Retrieved 25 February 2020
↑ Strength of Conjugate Acids and Bases Chemistry Tutorial. https://www.ausetute.com.au/cabstrength.html

[1] Zumdahl, Stephen S., & Zumdahl, Susan A. Chemistry. Houghton Mifflin, 2007,

[2] "Brønsted–Lowry theory | chemistry". Encyclopedia Britannica. Retrieved 25 February 2020

[3] Strength of Conjugate Acids and Bases Chemistry Tutorial. https://www.ausetute.com.au/cabstrength.html

[1]

[2]

[3]