MOCNY KWAS: WŁAŚCIWOŚCI I PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Mocny kwas jest każdy związek zdolny do uwalniania całkowicie i nieodwracalnie protony i jony wodorowe, H ⁺ . Będąc tak reaktywnymi, wiele gatunków jest zmuszonych zaakceptować te H ⁺ ; takich jak woda, której mieszanina staje się potencjalnie niebezpieczna przy prostym kontakcie fizycznym.

Kwas oddaje proton wodzie, która działa jako zasada do tworzenia jonu hydroniowego, H ₃ O ⁺ . Stężenie jonu hydroniowego w roztworze mocnego kwasu jest równe stężeniu kwasu (=).

Źródło: maticulous via Flickr

Na górnym obrazku znajduje się butelka kwasu solnego HCl o stężeniu 12M. Im wyższe stężenie kwasu (słabego lub mocnego), tym ostrożniejsze jest obchodzenie się z nim; dlatego na butelce widnieje piktogram dłoni zranionej korozyjną właściwością spadającej na nią kropli kwasu.

Silne kwasy to substancje, z którymi należy obchodzić się z pełną świadomością ich możliwych skutków; Pracując z nimi ostrożnie, ich właściwości można wykorzystać do wielu zastosowań, z których jednym z najpowszechniejszych jest synteza lub rozpuszczanie próbek.

Właściwości mocnego kwasu

Dysocjacja

Silny kwas dysocjuje lub jonizuje 100% w roztworze wodnym, akceptując parę elektronów. Dysocjację kwasu można opisać następującym równaniem chemicznym:

HAc + H ₂ O => A ^- + H ₃ O ⁺

Gdzie HAc to mocny kwas, a A ^- jego sprzężona zasada.

Jonizacja mocnego kwasu jest procesem, który jest zwykle nieodwracalny; przeciwnie, w słabych kwasach jonizacja jest odwracalna. Równanie pokazuje, że H ₂ O jest tym, który przyjmuje proton; podobnie jak alkohole i inne rozpuszczalniki.

Ta tendencja do przyjmowania protonów jest różna w zależności od substancji, a zatem moc kwasu HAc nie jest taka sama we wszystkich rozpuszczalnikach.

pH

Wartość pH mocnego kwasu jest bardzo niska i wynosi od 0 do 1 jednostki pH. Na przykład 0,1 M roztwór HCl ma pH 1.

Można to wykazać za pomocą wzoru

pH = - log

Możesz obliczyć pH 0,1 M roztworu HCl, a następnie zastosować

pH = -log (0,1)

Uzyskanie pH 1 dla 0,1 M roztworu HCl.

pKa

Siła kwasów jest związana z ich pKa. Na przykład jon hydroniowy (H ₃ O ⁺ ) ma pKa wynoszące -1,74. Ogólnie, mocne kwasy mają pKa z wartościami bardziej ujemnymi niż -1,74, a zatem są bardziej kwaśne niż sam H ₃ O ⁺ .

PKa wyraża w pewien sposób tendencję kwasu do dysocjacji. Im niższa jego wartość, tym silniejszy i bardziej agresywny będzie kwas. Z tego powodu wygodnie jest wyrazić względną siłę kwasu przez jego wartość pKa.

Korozja

Ogólnie mocne kwasy są klasyfikowane jako żrące. Istnieją jednak wyjątki od tego założenia.

Na przykład kwas fluorowodorowy jest słabym kwasem, ale jest silnie korozyjny i zdolny do trawienia szkła. Z tego powodu należy go przenosić w plastikowych butelkach i w niskich temperaturach.

Wręcz przeciwnie, bardzo mocny kwas, taki jak superkwas karboranowy, który pomimo tego, że jest miliony razy silniejszy od kwasu siarkowego, nie powoduje korozji.

Czynniki wpływające na twoją siłę

Elektroujemność jego sprzężonej zasady

Gdy w okresie układu okresowego następuje przesunięcie w prawo, wzrasta ujemność elementów tworzących podstawę sprzężoną.

Obserwacja okresu 3 układu okresowego pokazuje, na przykład, że chlor jest bardziej elektroujemny niż siarka, az kolei siarka jest bardziej elektroujemna niż fosfor.

Jest to zgodne z faktem, że kwas solny jest silniejszy niż kwas siarkowy, a ten ostatni jest silniejszy niż kwas fosforowy.

Wraz ze wzrostem elektroujemności sprzężonej zasady kwasu rośnie stabilność zasady, a tym samym zmniejsza się jej tendencja do przegrupowywania się z wodorem w celu regeneracji kwasu.

Należy jednak wziąć pod uwagę inne czynniki, ponieważ samo to nie jest decydujące.

Sprzężony promień bazowy

Siła kwasu zależy również od promienia jego sprzężonej zasady. Obserwacja grupy VIIA układu okresowego (halogeny) pokazuje, że promienie atomowe pierwiastków tworzących grupę mają następującą zależność: I> Br> Cl> F.

Podobnie, powstające kwasy zachowują tę samą malejącą siłę kwasów:

HI> HBr> HCl> HF

Podsumowując, gdy promień atomowy pierwiastków z tej samej grupy w układzie okresowym wzrasta, siła kwasu, który tworzą, rośnie w ten sam sposób.

Wyjaśnia to osłabienie wiązania H-Ac przez słabe zachodzenie na siebie orbitali atomowych o nierównych rozmiarach.

Liczba atomów tlenu

Siła kwasu w szeregu tlenokwasów zależy od liczby atomów tlenu w sprzężonej zasadzie.

Cząsteczki, które mają największą liczbę atomów tlenu, stanowią cząsteczki o największej sile kwasu. Na przykład kwas azotowy (HNO ₃ ) jest silniejszym kwasem niż kwas azotawy (HNO ₂ ).

Z drugiej strony kwas nadchlorowy (HClO ₄ ) jest silniejszym kwasem niż kwas chlorowy (HClO ₃ ). I wreszcie kwas podchlorawy (HClO) jest kwasem o najniższej sile w serii.

Przykłady

Przykładami silnych kwasów są następujące malejące moce kwasu: HI> HBr> HClO ₄ > HCl> H ₂ SO ₄ > CH₃C₆H₄SO₃H (kwas toluenosulfonowy)> HNO ₃ .

Wszystkie z nich, a także inne, o których wspomniano do tej pory, są przykładami mocnych kwasów.

HI jest silniejszy niż HBr, ponieważ wiązanie HI pęka łatwiej, ponieważ jest słabsze. HBr przewyższa HClO ₄ pod względem kwasowości, ponieważ pomimo dużej stabilności anionu ClO ₄ ^- poprzez delokalizację ładunku ujemnego wiązanie H-Br pozostaje słabsze niż wiązanie O ₃ ClO-H.

Jednak obecność czterech atomów tlenu sprawia, że ​​HClO _{4 jest} bardziej kwaśny niż HCl, który nie zawiera tlenu.

Następnie HCl jest silniejszy niż H ₂ SO _4, ponieważ atom Cl jest bardziej elektroujemny niż siarka; a H ₂ SO ₄ z kolei przewyższa kwasowością CH₃C₆H₄SO₃H, która ma o jeden atom tlenu mniej, a wiązanie, które utrzymuje razem wodór, jest również mniej polarne.

Wreszcie HNO ₃ jest najsłabszym ze wszystkich, ponieważ ma atom azotu z drugiego okresu układu okresowego.

Bibliografia

1. Uniwersytet Shmoop. (2018). Właściwości określające moc kwasu. Odzyskany z: shmoop.com
2. Książki Wiki. (2018). Chemia ogólna / Właściwości i teorie kwasów i zasad. Odzyskane z: en.wikibooks.org
3. Acids Info. (2018). Kwas solny: właściwości i zastosowania tego roztworu. Odzyskany z: acidos.info
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 czerwca 2018). Definicja i przykłady silnego kwasu. Pobrane z thinkco.com
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia. (8th ed.). CENGAGE Learning.