СИЛЬНАЯ КИСЛОТА: СВОЙСТВА И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2024

Сильная кислота является любым соединением , способным полностью и необратимо выпуская протоны или ионы водорода, H ⁺ . Будучи настолько реактивными, большое количество разновидностей вынуждено принимать эти H ⁺ ; например, вода, смесь которой становится потенциально опасной при простом физическом контакте.

Кислота отдает протон воде, которая действует как основание для образования иона гидроксония, H ₃ O ⁺ . Концентрация иона гидроксония в растворе сильной кислоты равна концентрации кислоты (=).

Источник: maticulous через Flickr

На верхнем изображении изображена бутылка с соляной кислотой HCl с концентрацией 12M. Чем выше концентрация кислоты (слабой или сильной), тем более осторожное обращение с ней необходимо; поэтому на бутылке изображена пиктограмма руки, поврежденной коррозионным свойством упавшей на нее капли кислоты.

Сильные кислоты - это вещества, с которыми необходимо работать, полностью осознавая их возможные эффекты; При тщательной работе с ними их свойства можно использовать для различных целей, одним из наиболее распространенных из которых является синтез или растворение образцов.

Свойства сильной кислоты

диссоциация

Сильная кислота диссоциирует или ионизируется на 100% в водном растворе, принимая пару электронов. Диссоциацию кислоты можно описать следующим химическим уравнением:

HAc + H ₂ O => A ^- + H ₃ O ⁺

Где HAc - сильная кислота, а A ^- сопряженное с ней основание.

Ионизация сильной кислоты - это обычно необратимый процесс; в слабых кислотах, наоборот, ионизация обратима. Уравнение показывает , что Н ₂ О является тот , который принимает протон; однако то же самое можно сказать о спиртах и ​​других растворителях.

Эта тенденция принимать протоны варьируется от вещества к веществу, и, таким образом, кислотная сила HAc не одинакова для всех растворителей.

pH

PH сильной кислоты очень низкий, от 0 до 1 единицы pH. Например, раствор 0,1 М HCl имеет pH 1.

Это можно продемонстрировать с помощью формулы

pH = - журнал

Вы можете рассчитать pH 0,1 M раствора HCl, затем применив

pH = -log (0,1)

Получение pH 1 для 0,1 М раствора HCl.

рКа

Сила кислот связана с их pKa. Ион гидроксония (H ₃ O ⁺ ), например, имеет pKa -1,74. Обычно сильные кислоты имеют pKa со значениями более отрицательными, чем -1,74, и поэтому они более кислые, чем ^сама H ₃ O ⁺ .

PKa определенным образом выражает тенденцию кислоты к диссоциации. Чем ниже его значение, тем сильнее и агрессивнее будет кислота. По этой причине удобно выражать относительную силу кислоты ее значением pKa.

коррозия

Как правило, сильные кислоты классифицируются как коррозионные. Однако из этого предположения есть исключения.

Например, фтористоводородная кислота - слабая кислота, но она очень коррозионная и способна переваривать стекло. В связи с этим с ним приходится обращаться в пластиковых бутылках и при низких температурах.

Напротив, кислота большой силы, такая как суперкислота карборана, которая, несмотря на то, что она в миллионы раз сильнее серной кислоты, не вызывает коррозии.

Факторы, влияющие на вашу силу

Электроотрицательность сопряженного основания

Когда сдвиг вправо происходит в периоде периодической таблицы, отрицательность элементов, составляющих сопряженное основание, увеличивается.

Наблюдение за периодом 3 периодической таблицы показывает, например, что хлор более электроотрицателен, чем сера, и, в свою очередь, сера более электроотрицательна, чем фосфор.

Это связано с тем, что соляная кислота сильнее серной кислоты, а последняя сильнее фосфорной.

По мере того как электроотрицательность сопряженного основания кислоты увеличивается, стабильность основания увеличивается, и, таким образом, его склонность к перегруппировке с водородом для регенерации кислоты уменьшается.

Однако необходимо учитывать и другие факторы, поскольку они сами по себе не являются определяющими.

Сопряженный радиус основания

Сила кислоты также зависит от радиуса сопряженного с ней основания. Наблюдение группы VIIA периодической таблицы (галогены) показывает, что атомные радиусы элементов, составляющих группу, имеют следующее соотношение: I> Br> Cl> F.

Точно так же образующиеся кислоты сохраняют тот же порядок убывания силы кислот:

HI> HBr> HCl> HF

В заключение, по мере увеличения атомного радиуса элементов одной группы периодической таблицы Менделеева таким же образом увеличивается сила кислоты, которую они образуют.

Это объясняется ослаблением связи H-Ac из-за плохого перекрытия атомных орбиталей, различающихся по размеру.

Количество атомов кислорода

Сила кислоты в ряду оксикислот зависит от числа атомов кислорода в сопряженном основании.

Молекулы с наибольшим числом атомов кислорода составляют частицы с наибольшей силой кислоты. Например, азотная кислота (HNO ₃ ) является более сильной кислотой, чем азотистая кислота (HNO ₂ ).

С другой стороны, хлорная кислота (HClO ₄ ) является более сильной кислотой, чем хлорная кислота (HClO ₃ ). И, наконец, хлорноватистая кислота (HClO) - это кислота с самой низкой концентрацией в этой серии.

Примеры

Сильные кислоты могут быть представлены в следующем порядке убывания силы кислоты: HI> HBr> HClO ₄ > HCl> H ₂ SO ₄ > CH 4C₆H₄SO₃H (толуолсульфоновая кислота)> HNO ₃ .

Все они и другие, упомянутые до сих пор, являются примерами сильных кислот.

HI сильнее, чем HBr, потому что связь HI легче разрушается, чем она слабее. HBr превосходит HClO ₄ по кислотности, потому что, несмотря на большую стабильность аниона ClO ₄ ^{- за} счет делокализации отрицательного заряда, связь H-Br остается более слабой, чем связь O ₃ ClO-H.

Однако наличие четырех атомов кислорода делает HClO ₄ более кислой, чем HCl, в которой нет кислорода.

Далее, HCl сильнее, чем H ₂ SO _4, потому что атом Cl более электроотрицателен, чем сера; а H ₂ SO _4, в свою очередь, имеет большую кислотность, чем CH₃C₆H₄SO acH, который имеет на один атом кислорода меньше, и связь, удерживающая водород, также менее полярна.

Наконец, HNO ₃ является самым слабым из всех, потому что в нем есть атом азота из второго периода периодической таблицы.

Ссылки

1. Шмоопский университет. (2018). Свойства, определяющие силу кислоты. Получено с: shmoop.com
2. Вики-книги. (2018). Общая химия / Свойства и теории кислот и оснований. Получено с: en.wikibooks.org
3. Информация о кислотах (2018). Соляная кислота: свойства и применение этого раствора. Получено с: acidos.info
4. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (22 июня 2018 г.). Определение сильной кислоты и примеры. Получено с thinkco.com
5. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Обучение.