ZA mocny kwas to dowolny związek zdolny do całkowitego i nieodwracalnego uwolnienia protonów lub jonów wodoru, H+. Będąc tak reaktywnymi, wiele gatunków jest zmuszonych zaakceptować te H.+; takie jak woda, której mieszanina staje się potencjalnie niebezpieczna przy prostym kontakcie fizycznym.
Kwas przekazuje proton do wody, która działa jako zasada do tworzenia jonu hydroniowego, H3LUB+. Stężenie jonu hydroniowego w roztworze mocnego kwasu jest równe stężeniu kwasu ([H3LUB+] = [HAc]).
Na górnym obrazku znajduje się butelka kwasu solnego HCl o stężeniu 12M. Im wyższe stężenie kwasu (słabego lub mocnego), tym należy obchodzić się z nim ostrożniej; dlatego na butelce widnieje piktogram ręki zranionej korozyjną właściwością spadającej na nią kropli kwasu.
Silne kwasy to substancje, z którymi należy obchodzić się mając pełną świadomość ich możliwych skutków; Pracując z nimi ostrożnie, ich właściwości można wykorzystać do wielu zastosowań, z których jednym z najpowszechniejszych jest synteza lub rozpuszczanie próbek..
Indeks artykułów
Silny kwas dysocjuje lub jonizuje 100% w roztworze wodnym, akceptując parę elektronów. Dysocjację kwasu można opisać następującym równaniem chemicznym:
HAc + HdwaO => A- + H.3LUB+
Gdzie HAc to mocny kwas, a A- jego sprzężona podstawa.
Jonizacja mocnego kwasu jest procesem, który jest zwykle nieodwracalny; przeciwnie, w słabych kwasach jonizacja jest odwracalna. Równanie pokazuje, że H.dwaAlbo to ten, który przyjmuje proton; podobnie jak alkohole i inne rozpuszczalniki.
Ta tendencja do przyjmowania protonów jest różna w zależności od substancji, a zatem moc kwasu HAc nie jest taka sama we wszystkich rozpuszczalnikach..
Wartość pH mocnego kwasu jest bardzo niska i wynosi od 0 do 1 jednostki pH. Na przykład 0,1 M roztwór HCl ma pH 1.
Można to wykazać za pomocą wzoru
pH = - log [H.+]
Następnie można obliczyć pH 0,1 M roztworu HCl
pH = -log (0,1)
Uzyskanie pH 1 dla 0,1 M roztworu HCl.
Siła kwasów jest związana z ich pKa. Jon hydroniowy (H.3LUB+), na przykład, ma pKa równe -1,74. Ogólnie mocne kwasy mają pKa z wartościami bardziej ujemnymi niż -1,74, a zatem są bardziej kwaśne niż sam H.3LUB+.
PKa wyraża w pewien sposób tendencję kwasu do dysocjacji. Im niższa jego wartość, tym silniejszy i bardziej agresywny będzie kwas. Z tego powodu wygodnie jest wyrazić względną siłę kwasu przez wartość jego pKa.
Ogólnie mocne kwasy są klasyfikowane jako żrące. Istnieją jednak wyjątki od tego założenia.
Na przykład kwas fluorowodorowy jest słabym kwasem, ale jest silnie korozyjny i zdolny do trawienia szkła. Z tego powodu należy go przenosić w plastikowych butelkach i w niskich temperaturach..
Wręcz przeciwnie, kwas o dużej sile, taki jak superkwas karboranowy, który pomimo tego, że jest miliony razy silniejszy niż kwas siarkowy, nie powoduje korozji.
Ponieważ w okresie układu okresowego następuje przesunięcie w prawo, wzrasta ujemność elementów tworzących podstawę sprzężoną.
Obserwacja okresu 3 układu okresowego pokazuje, na przykład, że chlor jest bardziej elektroujemny niż siarka, az kolei siarka jest bardziej elektroujemna niż fosfor..
Jest to zgodne z faktem, że kwas solny jest silniejszy niż kwas siarkowy, a ten ostatni jest silniejszy niż kwas fosforowy..
Zwiększając elektroujemność sprzężonej zasady kwasu, zwiększa się stabilność zasady, a zatem zmniejsza się jej tendencja do przegrupowywania się z wodorem w celu regeneracji kwasu..
Należy jednak wziąć pod uwagę inne czynniki, ponieważ samo to nie jest decydujące.
Siła kwasu zależy również od promienia jego sprzężonej zasady. Obserwacja grupy VIIA układu okresowego (halogeny) pokazuje, że promienie atomowe pierwiastków tworzących grupę mają następującą zależność: I> Br> Cl> F.
Podobnie powstające kwasy zachowują tę samą malejącą siłę kwasów:
HI> HBr> HCl> HF
Podsumowując, gdy promień atomowy pierwiastków z tej samej grupy w układzie okresowym wzrasta, siła kwasu, który tworzą, wzrasta w ten sam sposób.
Wyjaśnia to osłabienie wiązania H-Ac przez słabe zachodzenie na siebie orbitali atomowych o nierównych rozmiarach..
Siła kwasu w szeregu tlenokwasów zależy od liczby atomów tlenu w sprzężonej zasadzie..
Cząsteczki, które mają największą liczbę atomów tlenu, są związkami o największej kwasowości. Na przykład kwas azotowy (HNO3) jest silniejszym kwasem niż kwas azotawy (HNOdwa).
Z drugiej strony kwas nadchlorowy (HClO4) jest silniejszym kwasem niż kwas chlorowy (HClO3). I wreszcie kwas podchlorawy (HClO) jest kwasem o najniższej sile w serii.
Przykładem mocnych kwasów jest następująca malejąca kolejność ich mocy: HI> HBr> HClO4 > HC1> H.dwapołudniowy zachód4 > CH₃C₆H₄SO₃H (kwas toluenosulfonowy)> HNO3.
Wszystkie z nich, a także inne, o których wspomniano do tej pory, są przykładami mocnych kwasów..
HI jest silniejszy niż HBr, ponieważ wiązanie H-I pęka łatwiej, ponieważ jest słabsze. HBr przewyższa HClO pod względem kwasowości4 ponieważ pomimo dużej stabilności anionu ClO4- delokalizując ładunek ujemny, wiązanie H-Br pozostaje słabsze niż wiązanie O.3ClO-H.
Jednak obecność czterech atomów tlenu tworzy HClO4 bardziej kwaśny niż HCl, który nie zawiera tlenu.
Następnie HCl jest silniejszy niż H.dwapołudniowy zachód4 ponieważ atom Cl jest bardziej elektroujemny niż atom siarki; i H.dwapołudniowy zachód4 z kolei przewyższa CH₃C₆H₄SO₃H w kwasowości, która ma o jeden atom tlenu mniej, a wiązanie, które utrzymuje razem wodór, jest również mniej polarne.
Wreszcie HNO3 Jest najsłabszy ze wszystkich, jeśli chodzi o atom azotu, z drugiego okresu układu okresowego.
Jeszcze bez komentarzy