Ιδιότητες ισχυρών οξέων και παραδείγματα



Α ισχυρό οξύ είναι οποιαδήποτε ένωση ικανή να απελευθερώσει εντελώς και μη αναστρέψιμα πρωτόνια ή ιόντα υδρογόνου, Η+. Είναι τόσο δραστική, ότι ένας μεγάλος αριθμός ειδών αναγκάζονται να αποδεχθούν αυτά τα Η+? για παράδειγμα, νερό, του οποίου η ανάμειξη γίνεται δυνητικά επικίνδυνη με απλή φυσική επαφή.

Το οξύ δίνει ένα πρωτόνιο σε νερό, το οποίο λειτουργεί ως βάση για να σχηματίσει το ιόν υδρογόνου, Η3Ο+. Η συγκέντρωση του ιόντος υδρογόνου σε ένα διάλυμα ισχυρού οξέος είναι ίση με τη συγκέντρωση του οξέος ([Η3Ο+] = [Hac]).

Στην παραπάνω εικόνα έχουμε μια φιάλη υδροχλωρικού οξέος, HCl, συγκέντρωσης 12M. Όσο μεγαλύτερη είναι η συγκέντρωση οξέος (ασθενής ή ισχυρή), τόσο πιο προσεκτικός πρέπει να είναι το χειρισμό του. αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το μπουκάλι δείχνει το εικονόγραμμα ενός χεριού που τραυματίζεται από τη διαβρωτική ιδιότητα μιας σταγόνας οξέος που πέφτει πάνω του.

Τα ισχυρά οξέα είναι ουσίες που πρέπει να χειραγωγούνται με πλήρη επίγνωση των πιθανών επιπτώσεών τους. δουλεύοντας μαζί τους προσεκτικά μπορείτε να επωφεληθείτε από τις ιδιότητές τους για πολλαπλές χρήσεις, που είναι ένα από τα πιο συνηθισμένα μέσα σύνθεσης ή διάλυσης των δειγμάτων.

Ευρετήριο

  • 1 Ιδιότητες ισχυρού οξέος
    • 1.1 Διαχωρισμός
    • 1,2 ρΗ
    • 1,3 pKa
    • 1.4 Διάβρωση
  • 2 Παράγοντες που επηρεάζουν τη δύναμή σας
    • 2.1 Ηλεκτρορνητικότητα της συζευγμένης βάσης
    • 2.2 Ραδιόφωνο της συζευγμένης βάσης
    • 2.3 Αριθμός ατόμων οξυγόνου
  • 3 Παραδείγματα
  • 4 Αναφορές

Ιδιότητες ενός ισχυρού οξέος

Διαχωρισμός

Ένα ισχυρό οξύ διασπάται ή ιονίζει 100% σε υδατικό διάλυμα, δέχεται ένα ζεύγος ηλεκτρονίων. Η διάσπαση ενός οξέος μπορεί να σχηματοποιηθεί με την ακόλουθη χημική εξίσωση:

HAc + Η2O => Α-       +       H3Ο+

Όπου το HAc είναι το ισχυρό οξύ, και το Α- τη συζευγμένη βάση.

Ο ιονισμός ενός ισχυρού οξέος είναι μια διαδικασία που είναι συνήθως μη αναστρέψιμη. Στα ασθενικά οξέα, από την άλλη πλευρά, ο ιονισμός είναι αναστρέψιμος. Στην εξίσωση φαίνεται ότι το Η2Ή είναι αυτός που δέχεται το πρωτόνιο. Ωστόσο, οι αλκοόλες και άλλοι διαλύτες μπορούν επίσης να το κάνουν.

Αυτή η τάση να δέχονται πρωτόνια ποικίλλει από την ουσία στην ουσία και έτσι η οξύτητα της HAc δεν είναι η ίδια σε όλους τους διαλύτες.

ρΗ

Το ρΗ ενός ισχυρού οξέος είναι πολύ χαμηλό, και είναι μεταξύ 0 και 1 μονάδων pH. Για παράδειγμα, ένα διάλυμα 0,1 Μ HCl έχει ρΗ 1.

Αυτό μπορεί να αποδειχθεί χρησιμοποιώντας τον τύπο

ρΗ = - log [Η+]

Μπορείτε να υπολογίσετε το pH ενός διαλύματος HCl 0,1 M, στη συνέχεια, εφαρμόστε

ρΗ = -log (0,1)

Λαμβάνοντας ένα ρΗ 1 για το διάλυμα 0,1 Μ ΗΟΙ.

pKa

Η ισχύς των οξέων σχετίζεται με το ρΚα τους. Το ιόν υδρογόνου (Η3Ο+), για παράδειγμα, έχει ρΚα -1,74. Γενικά, τα ισχυρά οξέα έχουν ρΚα με περισσότερες αρνητικές τιμές από -1,74, και είναι επομένως πιο όξινα από το Η3Ο+.

Το pKa εκφράζει με κάποιο τρόπο την τάση του οξέος να διαχωριστεί. Όσο χαμηλότερη είναι η αξία του, τόσο ισχυρότερο και πιο επιθετικό είναι το οξύ. Για το λόγο αυτό, είναι πρόσφορο να εκφράζεται η σχετική ισχύς ενός οξέος με την τιμή του pKa του.

Διάβρωση

Γενικά, τα ισχυρά οξέα ταξινομούνται ως διαβρωτικά. Ωστόσο, υπάρχουν εξαιρέσεις για αυτήν την παραδοχή.

Για παράδειγμα, το υδροφθορικό οξύ είναι ένα ασθενές οξύ, και όμως είναι πολύ διαβρωτικό και ικανό να αφομοιώσει το γυαλί. Εξαιτίας αυτού πρέπει να γίνεται σε πλαστικά μπουκάλια και σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Από την άλλη πλευρά, ένα ισχυρό οξύ όπως το υπεροξύ του καρμπορανίου, το οποίο παρότι είναι εκατομμύρια φορές ισχυρότερο από το θειικό οξύ, δεν είναι διαβρωτικό.

Παράγοντες που επηρεάζουν τη δύναμή σας

Ηλεκτροαρνητικότητα της συζευγμένης βάσης

Καθώς μια μετατόπιση προς τα δεξιά συμβαίνει σε μια περίοδο του περιοδικού πίνακα, η αρνητικότητα των στοιχείων που συνθέτουν τη βάση του συζυγούς αυξάνει.

Η παρατήρηση της περιόδου 3 του περιοδικού πίνακα δείχνει, για παράδειγμα, ότι το χλώριο είναι περισσότερο ηλεκτροαρνητικό από το θείο και με τη σειρά του το θείο είναι πιο ηλεκτροαρνητικό από το φώσφορο.

Αυτό συμβαδίζει με το γεγονός ότι το υδροχλωρικό οξύ είναι ισχυρότερο από το θειικό οξύ και το τελευταίο είναι ισχυρότερο από το φωσφορικό οξύ.

Με την αύξηση της ηλεκτροαρνητικότητας της συζευγμένης βάσης του οξέος, αυξάνει τη σταθερότητα της βάσης και ως εκ τούτου μειώνει την τάση της να ανασυγκροτείται με υδρογόνο για την αναγέννηση του οξέος.

Ωστόσο, πρέπει να ληφθούν υπόψη και άλλοι παράγοντες, δεδομένου ότι αυτό δεν είναι μόνο καθοριστικό.

Συζευγμένη ακτίνα βάσης

Η ισχύς του οξέος επίσης εξαρτάται από την ακτίνα της συζευγμένης βάσης του. Η παρατήρηση της ομάδας VIIA του περιοδικού πίνακα (αλογόνα) δείχνει ότι οι ατομικές ακτίνες των στοιχείων που αποτελούν την ομάδα έχουν την ακόλουθη σχέση: I> Br> Cl> F.

Επίσης, τα οξέα που σχηματίζουν διατηρούν την ίδια φθίνουσα σειρά της αντοχής των οξέων:

HI> HBr> HCl> HF

Συμπερασματικά, η αύξηση της ατομικής ακτίνας των στοιχείων της ίδιας ομάδας του περιοδικού πίνακα, αυξάνει στην ίδια κατεύθυνση την αντοχή του οξέος που σχηματίζει.

Αυτό εξηγείται στην αποδυνάμωση του δεσμού Η-Ac με μια κακή επικάλυψη των άνισων ατομικών τροχιακών σε μέγεθος.

Αριθμός ατόμων οξυγόνου

Η ισχύς ενός οξέος εντός μιας σειράς οξυοξέων εξαρτάται από τον αριθμό των ατόμων οξυγόνου στη βάση του συζυγούς.

Τα μόρια που έχουν τον μεγαλύτερο αριθμό ατόμων οξυγόνου αποτελούν το είδος με μεγαλύτερη οξύτητα. Για παράδειγμα, το νιτρικό οξύ (HNO)3) είναι ένα ισχυρότερο οξύ από το νιτρώδες οξύ (HNO)2).

Από την άλλη πλευρά, το υπερχλωρικό οξύ (HClO4) είναι ένα ισχυρότερο οξύ από το χλωρικό οξύ (HClO3). Τέλος, το υποχλωριώδες οξύ (HClO) είναι το οξύ με τη χαμηλότερη αντοχή στη σειρά.

Παραδείγματα

Ισχυρά οξέα μπορούν να παραδειγματοποιηθούν στην φθίνουσα σειρά της οξύτητας κάτω από: HI> HBr> HClO4 > HCl> Η2Έτσι4 > CH3C6H4S03H (τολουολοσουλφονικό οξύ)> ΗΝΟ3.

Όλοι αυτοί, και οι άλλοι που έχουν αναφερθεί μέχρι τώρα, είναι παραδείγματα ισχυρών οξέων.

Το HI είναι ισχυρότερο από το HBr, επειδή ο δεσμός H-I σπάει πιο εύκολα καθώς είναι ασθενέστερος. Το HBr υπερβαίνει την οξύτητα του HClO4 επειδή, παρά την μεγάλη σταθερότητα του ανιόντος ClO4- με τη μετεγκατάσταση του αρνητικού φορτίου, ο δεσμός H-Br παραμένει ασθενέστερος από τον δεσμό Ο3ClO-H.

Ωστόσο, η παρουσία τεσσάρων ατόμων οξυγόνου επιστρέφει στο HClO4 περισσότερο οξύ από το HCl, το οποίο δεν έχει οξυγόνο.

Στη συνέχεια, το HCl είναι ισχυρότερο από το Η2Έτσι4 επειδή το άτομο Cl είναι πιο ηλεκτροαρνητικό από το άτομο θείου. και το Η2Έτσι4 με τη σειρά του υπερβαίνει σε οξύτητα το CH3C6H4SO3H, το οποίο έχει ένα λιγότερο άτομο οξυγόνου και ο δεσμός που συγκρατεί το υδρογόνο μαζί είναι επίσης λιγότερο πολικός.

Τέλος, το HNO3 είναι το πιο αδύναμο από όλα για το να έχει το άτομο αζώτου, τη δεύτερη περίοδο του περιοδικού πίνακα.

Αναφορές

  1. Πανεπιστήμιο Shmoop. (2018). Ιδιότητες που καθορίζουν την ισχύ του οξέος. Ανακτήθηκε από: shmoop.com
  2. Βιβλία Wiki. (2018). Γενική Χημεία / Ιδιότητες και Θεωρίες Οξέων και Βάσεων. Ανακτήθηκε από: en.wikibooks.org
  3. Στοιχεία Οξέων (2018). Υδροχλωρικό οξύ: ιδιότητες και εφαρμογές αυτής της λύσης. Ανακτήθηκε από: acidos.info
  4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Ιουνίου 2018). Ισχυρό Οξύ Ορισμός και Παραδείγματα. Ανακτήθηκε από thoughtco.com
  5. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Χημεία (8η έκδοση). CENGAGE Μάθηση.