Χαρακτηριστικά οξέα και παραδείγματα

Το οξέα είναι ενώσεις με υψηλές τάσεις να δίνουν πρωτόνια ή να δέχονται ένα ζεύγος ηλεκτρονίων. Υπάρχουν πολλοί ορισμοί (Bronsted, Arrhenius, Lewis) που χαρακτηρίζουν τις ιδιότητες των οξέων και κάθε ένα από αυτά συμπληρώνεται για να δημιουργηθεί μια παγκόσμια εικόνα αυτού του τύπου ενώσεων.

Από την προηγούμενη προοπτική, όλες οι γνωστές ουσίες μπορεί να είναι όξινες, ωστόσο, μόνο αυτές που ξεχωρίζουν πολύ πάνω από τις άλλες θεωρούνται ως τέτοιες. Με άλλα λόγια: εάν μια ουσία είναι ένας εξαιρετικά αδύναμος δότης πρωτονίων, σε σύγκριση με το νερό, για παράδειγμα, μπορεί να ειπωθεί ότι δεν είναι οξύ.

Εάν ναι, ποια ακριβώς είναι τα οξέα και οι φυσικές τους πηγές; Ένα τυπικό παράδειγμα τους μπορεί να βρεθεί μέσα σε πολλά φρούτα: όπως τα εσπεριδοειδή. Οι λεμονάδες έχουν τη χαρακτηριστική γεύση τους λόγω κιτρικού οξέος και άλλων συστατικών.

Η γλώσσα μπορεί να ανιχνεύσει την παρουσία οξέων, όπως συμβαίνει και με άλλες γεύσεις. Ανάλογα με το επίπεδο οξύτητας των εν λόγω ενώσεων, η γεύση γίνεται πιο ανυπόφορη. Με τον τρόπο αυτό, η γλώσσα λειτουργεί ως οργανοληπτικό μέτρο της συγκέντρωσης οξέων, συγκεκριμένα της συγκέντρωσης ιόντων υδρογόνου (Η₃Ο⁺).

Από την άλλη πλευρά, τα οξέα δεν απαντώνται μόνο στα τρόφιμα, αλλά και στους ζωντανούς οργανισμούς. Ομοίως, τα εδάφη παρουσιάζουν ουσίες που μπορούν να τις χαρακτηρίσουν ως οξέα. όπως είναι το αλουμίνιο και άλλα μεταλλικά κατιόντα.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά των οξέων
  • 1.1 Έχουν φτωχά υδρογόνα σε πυκνότητα ηλεκτρονίων
  • 1.2 Αντοχή ή σταθερότητα οξύτητας
  • 1.3 Έχει πολύ σταθερές βάσεις σύζευξης
  • 1.4 Μπορούν να έχουν θετικές κατηγορίες
  • 1.5 Τα διαλύματά σας έχουν τιμές pH μικρότερες από 7
• 2 Παραδείγματα οξέων
  • 2.1 Αλογονίδια υδρογόνου
  • 2.2 Οξικά οξέα
  • 2.3 Υπερδοξέα
  • 2.4 Οργανικά οξέα
• 3 Αναφορές

Χαρακτηριστικά των οξέων

Ποια χαρακτηριστικά πρέπει να έχει μια ένωση, σύμφωνα με τους υπάρχοντες ορισμούς, να θεωρείται όξινη?

Πρέπει να είναι σε θέση να παράγει ιόντα Η⁺ και OH^- όταν διαλύεται σε νερό (Arrhenius), πρέπει να δωρίσει πρωτόνια σε άλλα είδη πολύ εύκολα (Bronsted) ή τέλος, πρέπει να είναι σε θέση να δεχτεί ένα ζεύγος ηλεκτρονίων, αρνητικά φορτισμένο (Lewis).

Ωστόσο, αυτά τα χαρακτηριστικά συνδέονται στενά με τη χημική δομή. Έτσι μαθαίνοντας να το αναλύσουμε μπορεί να πάρει για να συναγάγει τη δύναμη της οξύτητας ή μερικές ενώσεις που το ένα από τα δύο είναι το πιο όξινο.

Έχουν φτωχά υδρογόνα σε πυκνότητα ηλεκτρονίων

Για το μόριο μεθανίου, CH₄, κανένα από τα υδρογόνα του δεν παρουσιάζει ηλεκτρονική ανεπάρκεια. Αυτό συμβαίνει επειδή η διαφορά στις ηλεκτροαρνησίες μεταξύ άνθρακα και υδρογόνου είναι πολύ μικρή. Αλλά, αν ένα από τα άτομα Η αντικατασταθεί από ένα από φθόριο, τότε θα υπάρξει μια αξιοσημείωτη αλλαγή στη διπολική στιγμή: H₂FC-H.

H βιώνει μια μετατόπιση του ηλεκτρονικού του σύννεφου προς το γειτονικό άτομο που συνδέεται με το F, το οποίο είναι ίσο, δ + αυξάνεται. Και πάλι, εάν ένα άλλο Η αντικαθίσταται από άλλο F, τότε το μόριο θα παραμείνει ως: HF₂Γ-H.

Τώρα δ + είναι ακόμη μεγαλύτερη, αφού είναι δύο άτομα του F, ιδιαίτερα ηλεκτροαρνητικά, που αφαιρούν την πυκνότητα ηλεκτρονίων από το C, και το τελευταίο, κατά συνέπεια, στο H. Αν η διαδικασία αντικατάστασης συνεχίσει, τελικά θα ληφθεί: F₃Γ-H.

Σε αυτό το τελευταίο μόριο H παρουσιάζει, ως συνέπεια των τριών ατόμων του γειτονικού F, μια έντονη ηλεκτρονική ανεπάρκεια. Αυτό το δ + δεν περνάει απαρατήρητο για οποιοδήποτε είδος πλούσιο σε ηλεκτρόνια για να αποκολληθεί αυτό H και, κατ 'αυτόν τον τρόπο, ο F₃CH να φορτιστεί αρνητικά:

F₃Γ-H + : Ν^- (αρνητικά είδη) => F₃C:^- + HΝ

Η παραπάνω χημική εξίσωση μπορεί επίσης να εξεταστεί με αυτόν τον τρόπο: F₃Το CH δίνει ένα πρωτόνιο (Η⁺, το H μόλις αποκολληθεί από το μόριο) α: Ν; ή, F₃Το CH κερδίζει ένα ηλεκτρόνιο από το H να δώσουν στο τελευταίο ένα ζευγάρι από: N^-.

Αντοχή ή σταθερότητα οξύτητας

Πόσο F₃C:^- είναι παρούσα στη διάλυση; Ή, πόσα μόρια F₃Το CH μπορεί να δώσει υδρογόνο σε Ν- Για να απαντήσετε σε αυτές τις ερωτήσεις, είναι απαραίτητο να προσδιορίσετε τη συγκέντρωση του F₃C:^- ή του HN και, χρησιμοποιώντας μια μαθηματική εξίσωση, για να καθορίσουμε μια αριθμητική τιμή που ονομάζεται σταθερά οξύτητας, Ka.

Ενώ περισσότερα μόρια F₃C:^- ή HN εμφανίζονται, περισσότερο οξύ θα είναι F₃CH και μεγαλύτερη Ka σας. Κατ 'αυτόν τον τρόπο το Ka βοηθά να αποσαφηνιστεί, ποσοτικά, ποιες ενώσεις είναι πιο όξινες από άλλες. και, επίσης, απορρίπτει ως οξέα εκείνα των οποίων το Ka είναι εξαιρετικά μικρής τάξης.

Ορισμένοι Ka μπορούν να έχουν τιμές που είναι περίπου 10^-1 και 10^-5, και άλλες, εκατομμύρια από μικρότερες τιμές, όπως 10^-15 και 10^-35. Μπορεί να ειπωθεί ότι οι τελευταίοι, έχοντας τις αναφερθείσες όξινες σταθερές, είναι εξαιρετικά ασθενή οξέα και μπορούν να απορριφθούν ως έχουν..

Έτσι, ποιο από τα παρακάτω μόρια έχει το υψηλότερο Ka: CH₄, CH₃F, CH₂F₂ ή CHF₃? Η απάντηση έγκειται στην έλλειψη ηλεκτρονικής πυκνότητας, δ +, στα υδρογόνα της ίδιας.

Μετρήσεις

Αλλά ποια είναι τα κριτήρια για την τυποποίηση των μετρήσεων Ka; Η αξία του μπορεί να ποικίλλει σε μεγάλο βαθμό ανάλογα με το είδος που θα λάβει το Η⁺. Για παράδειγμα, αν: N είναι μια ισχυρή βάση, το Ka θα είναι μεγάλο. αλλά εάν, αντίθετα, είναι μια πολύ αδύναμη βάση, το Ka θα είναι μικρό.

Οι μετρήσεις Ka γίνονται χρησιμοποιώντας τη συνηθέστερη και ασθενέστερη από όλες τις βάσεις (και οξέα): νερό. Ανάλογα με το βαθμό δωρεάς του Η⁺ στα μόρια Η₂Ή, στους 25 ° C και σε πίεση μιας ατμόσφαιρας, καθορίζονται οι τυπικές συνθήκες για τον προσδιορισμό των σταθερών οξέων για όλες τις ενώσεις.

Από αυτό προκύπτει ένα ρεπερτόριο από πίνακες σταθερών οξύτητας για πολλές ενώσεις, τόσο ανόργανες όσο και οργανικές.

Έχει πολύ σταθερές βάσεις σύζευξης

Τα οξέα έχουν στις χημικές τους δομές πολύ ηλεκτροαρνητικά άτομα ή μονάδες (αρωματικούς δακτυλίους) που προσελκύουν ηλεκτρονικές πυκνότητες των γύρω υδρογόνων, προκαλώντας τους να γίνουν μερικώς θετικοί και αντιδραστικοί πριν από τη βάση.

Μόλις δοθούν τα πρωτόνια, το οξύ μετασχηματίζεται σε βάση συζυγούς. δηλαδή ένα αρνητικό είδος ικανό να δεχτεί το Η⁺ ή να δωρίσετε ένα ζεύγος ηλεκτρονίων. Στο παράδειγμα του μορίου CF₃H συζευγμένη βάση είναι CF₃^-:

CF₃^- + HN <=> CHF₃ + : Ν^-

Αν CF₃^- είναι μια πολύ σταθερή βάση σύζευξης, η ισορροπία θα μετατοπιστεί περισσότερο προς τα αριστερά από τα δεξιά. Επίσης, όσο πιο σταθερό είναι το οξύ, τόσο πιο δραστικό και όξινο θα είναι το οξύ.

Πώς να γνωρίζετε πόσο σταθερό είναι; Όλα εξαρτώνται από το πώς αντιμετωπίζετε τη νέα αρνητική χρέωση. Εάν μπορούν να την μεταφέρουν ή να κατανείμουν αποτελεσματικά την αυξανόμενη ηλεκτρονική πυκνότητα, δεν θα είναι διαθέσιμες για χρήση στη διαμόρφωση της σύνδεσης με τη βάση Η.

Μπορούν να έχουν θετικές χρεώσεις

Δεν έχουν όλα τα οξέα υδρογόνα με ηλεκτρονική ανεπάρκεια, αλλά μπορούν επίσης να έχουν και άλλα άτομα ικανά να δέχονται ηλεκτρόνια, με ή χωρίς θετικό φορτίο.

Πώς είναι αυτό; Για παράδειγμα, σε τριφθοριούχο βόριο, BF₃, το άτομο του Β στερείται οκτάδας σθένους, έτσι μπορεί να σχηματίσει έναν δεσμό με οποιοδήποτε άτομο που παράγει ένα ζεύγος ηλεκτρονίων. Εάν ένα ανιόν F^- Στην περιοχή του, συμβαίνει η ακόλουθη χημική αντίδραση:

BF₃ + F^- => BF₄^-

Από την άλλη πλευρά, τα ελεύθερα μεταλλικά κατιόντα, όπως το Al³⁺, Zn²⁺, Na⁺, κλπ., θεωρούνται οξέα, δεδομένου ότι από το περιβάλλον τους μπορούν να δεχθούν μαζικές (συντονιστικές) συνδέσεις πλούσιων σε ηλεκτρόνια είδη. Παρομοίως, αντιδρούν με τα ιόντα ΟΗ^- να καθιζάνουν ως υδροξείδια μετάλλων:

Zn²⁺(ac) + 2ΟΗ^-(ac) => Ζη (ΟΗ)₂(ες)

Όλα αυτά είναι γνωστά ως οξέα Lewis, ενώ εκείνα που δίνουν πρωτόνια είναι οξέα Bronsted.

Τα διαλύματά σας έχουν τιμές pH μικρότερες από 7

Πιο συγκεκριμένα, ένα οξύ που διαλύεται σε οποιοδήποτε διαλύτη (που δεν το εξουδετερώνει αισθητά), παράγει διαλύματα με ρΗ μικρότερο από 3, αν και κάτω από 7 θεωρούνται πολύ ασθενικά οξέα.

Αυτό μπορεί να επιβεβαιωθεί με τη χρήση ενός δείκτη όξινης βάσης, όπως η φαινολοφθαλεΐνη, ο γενικός δείκτης ή ο μούρο χυμός λάχανου. Εκείνες οι ενώσεις που μετατρέπουν χρώματα σε εκείνες που υποδεικνύονται για χαμηλό ρΗ υφίστανται κατεργασία με οξέα. Αυτή είναι μια από τις απλούστερες δοκιμές για να προσδιοριστεί η παρουσία του ίδιου.

Το ίδιο μπορεί να γίνει, για παράδειγμα, για διαφορετικά δείγματα εδάφους από διαφορετικά μέρη του κόσμου, προσδιορίζοντας έτσι τις τιμές pH τους, μαζί με άλλες μεταβλητές, τις χαρακτηρίζουν.

Και τέλος, όλα τα οξέα έχουν ξινή γεύση, εφόσον δεν είναι τόσο συγκεντρωμένα ώστε να καίγονται ανεπανόρθωτα τους ιστούς της γλώσσας.

Παραδείγματα οξέων

Αλογονίδια υδρογόνου

Όλα τα αλογονίδια του υδρογόνου είναι όξινες ενώσεις, ιδιαίτερα όταν διαλύονται σε νερό:

-HF (υδροφθορικό οξύ).

-HCl (υδροχλωρικό οξύ).

-HBr (υδροβρωμικό οξύ).

-ΗΙ (ιωδικό οξύ).

Οξικά οξέα

Τα οξικά οξέα είναι οι πρωτονιωμένες μορφές οξοανίων:

HNO₃ (νιτρικό οξύ).

H₂Έτσι₄ (θειικό οξύ).

H₃PO₄ (φωσφορικό οξύ).

ΗΟΟΟ₄ (υπερχλωρικό οξύ).

Σούπερ οξέα

Τα υπεροξέα είναι το μείγμα ενός οξέος Bronsted και ενός ισχυρού οξέος Lewis. Μόλις αναμιχθούν σχηματίζουν σύνθετες δομές όπου, σύμφωνα με ορισμένες μελέτες, το Η⁺ "Μετάβαση" μέσα τους.

Η διαβρωτική δύναμή του είναι τέτοια που είναι δισεκατομμύρια φορές ισχυρότερα από το Η₂Έτσι₄ συμπυκνώστε Χρησιμοποιούνται για τη διάσπαση μεγάλων μορίων που υπάρχουν στο ακατέργαστο, σε μικρότερα, διακλαδισμένα μόρια και με μεγάλη προστιθέμενη οικονομική αξία.

-BF₃/ HF

-SbF₅/ HF

-SbF₅/ HSO₃F

-CF₃Έτσι₃H

Οργανικά οξέα

Τα οργανικά οξέα χαρακτηρίζονται από το ότι έχουν μία ή περισσότερες καρβοξυλικές ομάδες (COOH) και μεταξύ αυτών είναι:

-Κιτρικό οξύ (παρόν σε πολλά φρούτα)

-Μηλικό οξύ (από πράσινα μήλα)

-Οξικό οξύ (από το εμπορικό ξίδι)

-Βουτυρικό οξύ (από το γκρίζο βούτυρο)

-Τρυγικό οξύ (από κρασιά)

-Και η οικογένεια των λιπαρών οξέων.

Αναφορές

1. Torrens Η. Σκληρά και Μαλακά Οξέα και Βάσεις. [PDF] Λαμβάνεται από: depa.fquim.unam.mx
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 Μαΐου 2018). Ονόματα των 10 κοινών οξέων. Ανακτήθηκε από: thoughtco.com
3. Χορηγοί Netorials. Οξέα και Βάσεις: Μοριακή δομή και Συμπεριφορά. Από: chem.wisc.edu
4. Deziel, Chris. (27 Απριλίου 2018). Γενικά χαρακτηριστικά των οξέων και βάσεων. Sciencing. Ανακτήθηκε από: sciencing.com
5. Κέντρο Supercomputing του Πίτσμπουργκ (PSC). (25 Οκτωβρίου 2000). Ανακτήθηκε από: psc.edu.