Perché la base coniugata di un acido debole è una base debole e viceversa?

Non lo è. La base coniugata dell'acido debole è forte.

Farò un mucchio di teoria, se avete bisogno di una risposta veloce, fate riferimento al TL;DR.

Quando parliamo di acidi e basi coniugate, stiamo generalmente parlando dell'approccio Bronsted-Lowry agli acidi e alle basi.

E' diverso dall'approccio più semplice (Arrhenius) - che si occupa solo di acidi e basi in soluzione acquosa, dove se una molecola quando è in acqua lascia un protone è chiamata acido e se lascia un OH- è chiamata base.

Come Bronsted-Lowry innova qui? Hanno amplificato il concetto, tutti i vecchi acidi e basi contano ancora, ma ora abbiamo una selezione più ampia di acidi e basi e non hanno bisogno di essere definiti in acqua. Piuttosto ordinato, eh?

Qual è il nuovo modo di definire acidi e basi?

Ora gli acidi sono tutte le molecole che cedono un protone, e le basi sono tutte quelle che accettano detti protoni.

Per prima cosa usiamo un esempio che si applica anche alla definizione di Arrhenius:

HCl = H+ + Cl-

o, possiamo riscriverla come

HCl + H2O = H3O+ + Cl-

Siamo abituati alla prima, è semplice, ma non è proprio la verità, implica che in qualche modo, se la purificassi, potrei ottenere protoni liberi, ma gli esperimenti indicano che non ci sono protoni liberi in soluzione, quindi sono effettivamente solvatati in acqua, come ci dice la seconda equazione.

Sulla seconda equazione, chi è acido e chi è base?

Ovviamente, HCl è ancora acido, ricordate, abbiamo ampliato il vecchio modello, non lo abbiamo buttato nella spazzatura. Ma, in questo modello, nessun acido esiste senza una base, quindi, in conclusione, H2O deve essere la nostra base, e funziona bene, perché esattamente come avevamo previsto, il protone che l'HCl ha lasciato andare è stato prontamente catturato da H2O, la nostra base.

Che dire della coppia coniugata?

La coppia coniugata è fatta da un composto nei reagenti e uno nei prodotti, in questo caso HCl/Cl- e H2O/H3O+

E come funziona? Darò per scontato che tutti sappiamo che l'HCl è un acido forte, ma cosa significa?

Significa che quando lo mettiamo in acqua, scompare quasi completamente e ci rimangono praticamente solo i prodotti. Tenendo questo a mente, ora farò un salto prima di collegare i punti.

In chimica, possiamo fare un esercizio che è invertire le equazioni. Quindi, ogni equazione che scrivo, posso scrivere quella opposta, con tutti i reagenti e prodotti che cambiano posto, ma non finisce qui. Dobbiamo fare qualche aggiustamento.

Così, se metto HCl in acqua, è quasi tutto sparito, invertendo la logica, possiamo concludere che, se metto insieme Cl- e H3O+, reagirebbe e darebbe fuori HCl e H2O, ma in quantità così piccole che non ha alcun uso pratico, e questo è il motivo per cui non si parla molto di questa reazione, ma è comunque una reazione valida. Annotiamola

H3O+ + Cl- = H2O + HCl

Ora analizziamola secondo l'approccio di Bronsted agli acidi e alle basi.

Che cos'è H3O+? È un acido debole, perché rilascia un piccolo protone, rimanendo per lo più sotto forma di H3O+.

Che cos'è Cl-? È una base debole, perché riceve il protone, ma solo in piccole quantità.

In conclusione, HCl/Cl- sono una coppia coniugata. HCl è un acido forte, quindi la sua base coniugata è debole.

H2O/H3O+ è un'altra coppia coniugata. H2O è una base forte, quindi il suo acido coniugato è debole.

TL;DR/Conclusione

Quando abbiamo un acido potente nei reagenti, la base coniugata deve essere debole, perché uno è la reazione inversa dell'altro. Quando abbiamo un acido debole nei reagenti, la base coniugata deve essere forte per le stesse ragioni!