آمفولیت

آمفولیت ها (متشکل از یونانی αμφίς amphis = “در هر دو طرف” و λύσις lysis = “انحلال”) یا آمفولیت های اسید-باز یا آمفوترهای اسید-باز که ترکیبات آمفی پروتیک نیز نامیده می شوند ، ترکیبات شیمیایی هستند که هم اسیدهای برونستد هستند و هم اسیدهای برونستد. یک پایه برونستد این رفتار به نام آمفوتری اسید-باز نیز شناخته می شود . آمفوترها هم می توانند پروتون ها را بپذیرند و هم آزاد کنند.

خواص آمفولیت ها

حلالیت آب آمفولیت ها به شدت به مقدار pH بستگی دارد. برخی از آمفولیت ها با خود واکنش نشان می دهند ، بهترین مثال شناخته شده آب است . با اسیدها واکنش می دهد تا H ₃ O ⁺ یا با بازها برای تشکیل OH ^– واکنش نشان دهد، این رفتار در آب خالص به عنوان اتوپروتولیز نیز مشهود است :

\mathrm {2\ H_{2}O\ \rightleftharpoons \ H_{3}O^{+}+OH^{-}}

نمونه هایی از آمفولیت ها

ترکیبات مستعد اتوپروتولیز

مثالها (ثابتهای اتوپروتولیز pK _au مطابق ^[1] ):

آب H ₂ O (pK _au = 14)
آمونیاک NH ₃ (pK _au = 29 در -50 درجه سانتیگراد)
اسید سولفوریک H ₂ SO ₄ (pK _au = 3.85)
اسید استیک CH ₃ COOH (pK _au = 14.45)
اسید فرمیک HCOOH (pK _au = 6.2)
متانول CH ₃ OH (pK _au = 16.9)
اتانول CH ₃ CH ₂ OH (pK _au = 19.5)
هیدروژن فلوراید HF (pK _au = 10.7 در 0 درجه سانتیگراد) ^[2]

ثابت های خودپروتولیز مشخص شده با لگاریتم ده ساله منفی (همچنین به مقدار pH مراجعه کنید ) محصول یونی مواد مطابقت دارد. با افزایش دما، میزان اتوپروتولیز معمولا افزایش می یابد.

مثال واکنش : آب

با اسید به عنوان باز واکنش می دهد:

\mathrm {HCl+H_{2}O\longrightarrow H_{3}O^{+}+Cl^{-}}

با باز به عنوان اسید واکنش می دهد:

\mathrm {NH_{3}+H_{2}O\longrightarrow NH_{4}^{+}+OH^{-}}

اسیدهای پلی پروتیک نیمه پروتونه شده

مثال ها:

مونو هیدروژن فسفات HPO ₄^2-
دی هیدروژن فسفات H ₂ PO ₄^–
سولفات هیدروژن HSO ₄^–
کربنات هیدروژن HCO ₃^–

مثال واکنش : دی هیدروژن فسفات

با اسید به عنوان باز واکنش می دهد:

\mathrm {HCl+H_{2}PO_{4}^{-}\longrightarrow H_{3}PO_{4}+Cl^{-}}

با باز به عنوان اسید واکنش می دهد:

\mathrm {NH_{3}+H_{2}PO_{4}^{-}\longrightarrow NH_{4}^{+}+HPO_{4}^{2-}}

بازهای چند ظرفیتی تا حدی پروتونه شده

مثال ها:

کلرید منیزیم ^پایه Mg (OH)Cl یا Mg(OH) ⁺ Cl-
هیدرازین منو هیدروکلراید H ₂ N-NH ₂ · HCl یا H ₂ N-NH ₃⁺ Cl ^–

مثال واکنش : کلرید منیزیم پایه

با اسید به عنوان باز واکنش می دهد:

\mathrm {HCl+Mg(OH)Cl\longrightarrow H_{2}O+MgCl_{2}}

با باز به عنوان اسید واکنش می دهد:

\mathrm {Mg(OH)Cl+NaOH\longrightarrow NaCl+Mg(OH)_{2}}

ترکیبات با گروه های عاملی اسیدی و بازی

ترکیبات دارای حداقل یک گروه عاملی اسیدی و یک گروه عاملی نیز مواد آمفوتریک هستند، به عنوان مثال:

اسیدهای آمینه با گروه‌های کربوکسی اسیدی و گروه‌های آمینه بازی (و در نتیجه پپتیدها و بیشتر پروتئین‌ها )
Zwitterions

مثال واکنش : گلیسین (ساده ترین اسید آمینه)

با اسید به عنوان باز واکنش می دهد:

\mathrm {HCl+H_{2}N{-}CH_{2}{-}COOH\longrightarrow H_{3}N^{+}{-}CH_{2}{-}COOH+Cl^{ -}}

با باز به عنوان اسید واکنش می دهد:

\mathrm {NaOH+H_{2}N{-}CH_{2}{-}COOH\longrightarrow H_{2}O+H_{2}N{-}CH_{2}{-}COO^{ -}+Na^{+}}

محاسبه pH ذاتی آمفولیت ها

اگر آمفولیت ها (با دو گروه عاملی) در آب حل شوند، یک مقدار pH متوسط به دست می آید که می توان آن را با استفاده از فرمول تقریبی زیر (که مستقل از غلظت برای رقت های نه چندان قوی است) محاسبه کرد، که “معادله آمفولیت” نیز نامیده می شود.

pH={\frac {1}{2}}\ (pK_{S1}+pK_{S2})={\frac {1}{2}}\ (pK_{S1}+14-pK_{B2 })

pK _S1 و pK _S2 ثابت های اسیدی (مقادیر pK _S ) گزینه های تفکیک مربوطه آمفولیت هستند.

آمفولیت های خنثی الکتریکی ، به عنوان مثال. ب. اسیدهای آمینه نیز در این مقدار pH کمترین انحلال را دارند. اگر مقدار pH کاهش یا افزایش یابد، حلالیت دوباره افزایش می‌یابد، زیرا بار، پوسته حل‌پذیری را تثبیت می‌کند .

خواص آمفولیت ها

نمونه هایی از آمفولیت ها

ترکیبات مستعد اتوپروتولیز

اسیدهای پلی پروتیک نیمه پروتونه شده

بازهای چند ظرفیتی تا حدی پروتونه شده

ترکیبات با گروه های عاملی اسیدی و بازی

محاسبه pH ذاتی آمفولیت ها

آنتی فوم سیلیکونی برای پردازش و بسته بندی مواد غذایی

آنتی فوم در صنعت حفاری

آنتی فوم در صنعت چسب

آنتی فوم در صنعت تصفیه فاضلاب