СИЛЬНА КИСЛОТА: ВЛАСТИВОСТІ ТА ПРИКЛАДИ - ХІМІЯ - 2025

Сильна кислота є будь-яким з'єднанням , здатним повністю і незворотно випускаючи протони або іони водню, H ⁺ . Будучи такими реактивними, велика кількість видів змушені приймати ці Н ⁺ ; наприклад вода, суміш якої стає потенційно небезпечною при простому фізичному контакті.

Кислота дарує воду протону, який працює в якості основи для утворення іона гідронію H ₃ O ⁺ . Концентрація іона гідронію в розчині сильної кислоти дорівнює концентрації кислоти (=).

Джерело: ретельне через Flickr

На верхньому зображенні пляшка соляної кислоти HCl з концентрацією 12М. Чим вища концентрація кислоти (слабка чи сильна), тим більш обережне поводження з нею необхідно; тому пляшка показує піктограму руки, пошкодженої корозійною властивістю краплі кислоти, що падає на неї.

Сильні кислоти - це речовини, з якими потрібно поводитися з повним усвідомленням їх можливого впливу; Ретельно працюючи з ними, їх властивості можна використовувати для багаторазового використання, одним з найпоширеніших є синтез або засоби розчинення зразків.

Властивості сильної кислоти

Дисоціація

Сильна кислота дисоціює або іонізує 100% у водному розчині, приймаючи пару електронів. Дисоціацію кислоти можна окреслити наступним хімічним рівнянням:

HAc + H ₂ O => A ^- + H ₃ O ⁺

Де НАс є сильною кислотою, а А ^- її кон'югованою основою.

Іонізація сильної кислоти - це звичайно незворотний процес; у слабких кислотах, навпаки, іонізація оборотна. З рівняння видно, що H ₂ O - це той, який приймає протон; однак це може робити спирти та інші розчинники.

Ця тенденція приймати протони різниться від речовини до речовини, і, отже, кислотна міцність HAc не однакова у всіх розчинниках.

рН

РН сильної кислоти дуже низький, він становить від 0 до 1 рН одиниць. Наприклад, розчин 0,1 М HCl має рН 1.

Це можна продемонструвати за допомогою формули

pH = - лог

Ви можете обчислити рН 0,1 М розчину HCl, потім застосувавши

pH = -log (0,1)

Отримання pH 1 для 0,1 М розчину HCl.

pKa

Міцність кислот пов'язана з їх рКа. Наприклад, іон гідронію (H ₃ O ⁺ ) має рКа -1,74. Як правило, сильні кислоти мають pKa зі значеннями більш негативними, ніж -1,74, і тому є більш кислими, ніж ^сама Н ₃ О ⁺ .

PKa певним чином виражає схильність кислоти до дисоціації. Чим нижче її значення, тим сильнішою та агресивнішою буде кислота. З цієї причини відносно міцність кислоти зручно виражати її значенням pKa.

Корозія

Взагалі сильні кислоти класифікуються як корозійні. Однак з цього припущення є винятки.

Наприклад, фтороводородна кислота є слабкою кислотою, але вона є дуже корозійною і здатна перетравлювати скло. Завдяки цьому доводиться обробляти його в пластикових пляшках і при низьких температурах.

На відміну від цього, кислота великої міцності, така як карборан суперацидна, яка, незважаючи на те, що в мільйони разів сильніше сірчаної кислоти, не є корозійною.

Фактори, які впливають на вашу силу

Електронегативність його кон'югованої основи

Оскільки зсув правої частини в період періодичної таблиці збільшується негативність елементів, що складають кон'югатну основу.

Спостереження періоду 3 періодичної таблиці показує, наприклад, що хлор є електронегативнішим, ніж сірка, і, у свою чергу, сірка є більш електронегативною, ніж фосфор.

Це відповідає тому, що соляна кислота сильніше сірчаної кислоти, а остання сильніше фосфорної кислоти.

Зі збільшенням електронегативності кон'югованої основи кислоти стабільність основи зростає, а отже, зменшується її тенденція до перегрупування з воднем до регенерації кислоти.

Однак необхідно враховувати й інші фактори, оскільки це одне не є визначальним.

Кон'югат радіусу основи

Сила кислоти також залежить від радіусу її сполученої основи. Спостереження групи VIIA періодичної таблиці (галогени) показує, що атомні радіуси елементів, що складають групу, мають таке співвідношення: I> Br> Cl> F.

Аналогічно, кислоти, що утворюються, зберігають однаковий порядок міцності кислот:

HI> HBr> HCl> HF

На закінчення, у міру збільшення атомного радіусу елементів однієї групи періодичної таблиці сила кислоти, яку вони утворюють, збільшується тим самим.

Це пояснюється ослабленням зв’язку H-Ac слабким перекриттям атомних орбіталей, що мають неоднакові розміри.

Кількість атомів кисню

Сила кислоти в ряді оксикислот залежить від кількості атомів кисню в кон'югатній основі.

Молекули, які мають найбільшу кількість атомів кисню, становлять види з найбільшою кислотною силою. Наприклад, азотна кислота (HNO ₃ ) є сильнішою кислотою, ніж азотна кислота (HNO ₂ ).

З іншого боку, перхлорна кислота (HClO ₄ ) є сильнішою кислотою, ніж хлорна кислота (HClO ₃ ). І нарешті, гіпохлорна кислота (HClO) - кислота з найнижчою міцністю в серії.

Приклади

Сильні кислоти можна пояснити наступним пониженням міцності кислоти: HI> HBr> HClO ₄ > HCl> H ₂ SO ₄ > CH₃C₆H₄SO₃H (толуолсульфонова кислота)> HNO ₃ .

Усі вони, а також інші, про які згадувалося до цього часу, є зразками сильних кислот.

HI сильніший за HBr, оскільки зв'язок HI розривається легше, ніж слабший. HBr перевершує кислотність HClO _4, оскільки, незважаючи на високу стабільність аніона ClO ₄ ^- шляхом deloкалізації негативного заряду, зв'язок H-Br залишається слабкішим, ніж зв'язок O ₃ ClO-H.

Однак наявність чотирьох атомів кисню робить HClO ₄ більш кислим, ніж HCl, у якому немає кисню.

Далі, HCl сильніший за H ₂ SO _4, оскільки атом Cl є більш електронегативним, ніж сірка; і H ₂ SO _4, у свою чергу, перевищує CH₃C alH₄SO₃H по кислотності, яка має один атом кисню менше, а зв’язок, що утримує водень разом, також менш полярний.

Нарешті, HNO ₃ є найслабшим із усіх, оскільки він має атом азоту, починаючи з другого періоду періодичної таблиці.

Список літератури

1. Університет Шмооп. (2018). Властивості, що визначають міцність кислоти. Відновлено з: shmoop.com
2. Вікі-книги. (2018). Загальна хімія / Властивості та теорії кислот та основ. Відновлено з: en.wikibooks.org
3. Інформація про кислоти (2018). Соляна кислота: властивості та застосування цього розчину. Відновлено: acidos.info
4. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (22 червня 2018 р.). Визначення та приклади сильної кислоти. Отримано з thinkco.com
5. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія. (8-е видання). CENGAGE Навчання.