- Co to są słabe kwasy?
- Dysocjacja słabych kwasów
- Nieruchomości
- Polaryzacja i efekt indukcyjny
- Promień atomowy i siła wiązania
- Przykłady słabych kwasów
- Bibliografia
W wodzie słabe kwasy dysocjują tylko częściowo. Po ich dysocjacji, roztwór, w którym się znajdują, osiąga równowagę i jednocześnie obserwuje się obecny kwas i jego sprzężoną zasadę. Kwasy to cząsteczki lub jony, które mogą przekazywać jony hydroniowe (H + ) lub mogą tworzyć wiązanie kowalencyjne z parą elektronów.
Te z kolei można sklasyfikować według ich mocy: mocne kwasy i słabe kwasy. Mówiąc o sile kwasu, jest to właściwość, która mierzy stopień jonizacji tych gatunków; to znaczy zdolność lub skłonność kwasu do utraty protonu.
Wykres specjacji dla słabego kwasu, który dysocjuje HA + H2O ↔ A- + H3O +
Mocny kwas to taki, który dysocjuje całkowicie w obecności wody; to znaczy, jeden mol mocnego kwasu rozpuszczonego w wodzie spowoduje rozdzielenie jednego mola H + i jednego mola sprzężonej zasady A - .
Co to są słabe kwasy?
Jak wspomniano powyżej, słabe kwasy to te, które częściowo dysocjują w wodzie. Większość kwasów to słabe kwasy, które charakteryzują się uwalnianiem tylko kilku atomów wodoru do roztworu, w którym się znajdują.
Kiedy słaby kwas dysocjuje (lub jonizuje) zachodzi zjawisko równowagi chemicznej. Zjawisko to jest stanem, w którym oba rodzaje (czyli reagenty i produkty) są obecne w stężeniach, które zwykle nie zmieniają się w czasie.
Ten stan występuje, gdy szybkość reakcji w przód jest równa szybkości reakcji odwrotnej. Dlatego te stężenia ani nie rosną, ani nie maleją.
Klasyfikacja „słaba” słabego kwasu jest niezależna od jego zdolności do dysocjacji; kwas jest uważany za słaby, jeśli mniej niż 100% jego cząsteczki lub jonu dysocjuje niecałkowicie w roztworze wodnym. Dlatego istnieje również stopień dysocjacji między samymi słabymi kwasami, zwany stałą dysocjacji kwasu Ka.
Im silniejszy kwas, tym wyższa jego wartość Ka. Najsilniejszym słabym kwasem jest jon hydroniowy (H 3 O + ), uważany za granicę między słabymi i mocnymi kwasami.
Dysocjacja słabych kwasów
Słabe kwasy jonizują niecałkowicie; to znaczy, jeśli ten słaby kwas jest przedstawiony w ogólnym wzorze roztworu jako HA, wówczas w utworzonym roztworze wodnym obecna byłaby znaczna ilość niezdysocjowanego HA.
Słabe kwasy podczas dysocjacji postępują zgodnie z następującym wzorem, gdzie H + jest w tym przypadku jonem hydroniowym, a A - reprezentuje sprzężoną zasadę kwasu.
Siła słabego kwasu jest reprezentowana jako stała równowagi lub jako procent dysocjacji. Jak już wspomniano, wyrażenie Ka jest stałą dysocjacji kwasu i jest powiązane ze stężeniami reagentów i produktów w równowadze w następujący sposób:
Ka = /
Im wyższa wartość Ka, tym bardziej uprzywilejowane będzie tworzenie H + i niższe pH roztworu. Ka słabych kwasów waha się między wartościami od 1,8 x 10-16 do 55,5. Te kwasy z Ka mniejszym niż 1,8 × 10-16 mają mniejszą moc kwasu niż woda.
Inną metodą pomiaru siły kwasu jest badanie jego procentowej dysocjacji (α), która waha się od 0% <α <100%. Jest zdefiniowany jako:
α = / +
W przeciwieństwie do Ka, α nie jest stałą i będzie zależeć od wartości. Ogólnie wartość α wzrośnie wraz z wartością. W tym sensie kwasy stają się silniejsze w zależności od stopnia ich rozcieńczenia.
Nieruchomości
Istnieje szereg właściwości, które określają siłę kwasu i czynią go mniej lub bardziej mocnym. Wśród tych właściwości są polaryzacja i efekt indukcyjny, promień atomowy i siła wiązania.
Polaryzacja i efekt indukcyjny
Polaryzacja odnosi się do rozmieszczenia elektronów w wiązaniu, które jest obszarem między dwoma jądrami atomowymi, w którym znajduje się para elektorów.
Im bardziej podobna elektroujemność między dwoma gatunkami, tym bardziej równoważne jest współdzielenie elektronów; ale im bardziej różni się elektroujemność, tym więcej czasu elektrony spędzą w jednej cząsteczce niż w drugiej.
Wodór jest pierwiastkiem elektrododatnim i im wyższa elektroujemność pierwiastka, z którym się wiąże, tym wyższa kwasowość powstałego związku. Z tego powodu kwas będzie silniejszy, jeśli pojawi się między wiązaniem wodorowym a pierwiastkiem bardziej elektroujemnym.
Ponadto efekt indukcyjny oznacza, że wodór nie musi być bezpośrednio przyłączony do elementu elektroujemnego, aby związek zwiększył jego kwasowość. Z tego powodu niektóre izomery substancji są bardziej kwaśne niż inne, w zależności od konfiguracji ich atomów w cząsteczce.
Promień atomowy i siła wiązania
Siła wiązania, które wiąże wodór z atomem, który rządzi kwasem, jest kolejnym ważnym czynnikiem określającym kwasowość cząsteczki. To z kolei zależy od wielkości atomów, które dzielą wiązanie.
W przypadku kwasu zwanego HA, im bardziej zwiększa się rozmiar jego atomu A, tym bardziej spada siła wiązania, więc wiązanie to będzie łatwiejsze do zerwania; to sprawia, że cząsteczka jest bardziej kwaśna.
Dzięki temu szczegółowi atomy o wyższych promieniach atomowych będą miały korzystny wpływ na kwasowość, ponieważ ich wiązanie z wodorem będzie słabsze.
Przykłady słabych kwasów
Istnieje wiele słabych kwasów (przede wszystkim kwasów). Obejmują one:
- Kwas siarkowy (H 2 SO 3 ).
- Kwas fosforowy (H 3 PO 4 ).
- Kwas azotowy (HNO 2 ).
- Kwas fluorowodorowy (HF).
- Kwas octowy (CH 3 COOH).
- Kwas węglowy (H 2 CO 3 ).
- Kwas benzoesowy (C 6 H 5 COOH).
Bibliografia
- Słaby kwas. (sf). Pobrane z en.wikipedia.org
- Essential Biochemistry. (sf). Odzyskany z wiley.com
- CliffNotes. (sf). Pobrane z cliffsnotes.com
- Science, F. o. (sf). Uniwersytet Waterloo. Pobrane z science.uwaterloo.ca
- Anne Marie Helmenstine, P. (nd). ThoughtCo. Pobrane z thinkco.com