SILNÁ KYSELINA: VLASTNOSTI A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Silná kyselina je jakákoliv sloučenina, schopná a nevratně uvolňující protony nebo vodíkové ionty H ⁺. Protože je tak reaktivní, velké množství druhů je nuceno přijmout tyto H ⁺; jako je voda, jejíž směs je při jednoduchém fyzickém kontaktu potenciálně nebezpečná.

Kyselina daruje proton k vodě, která funguje jako základ pro vytvoření hydroniový iont, H ₃ O ⁺. Koncentrace hydroniového iontu v roztoku silné kyseliny se rovná koncentraci kyseliny (=).

Zdroj: dokonalý přes Flickr

Na horním obrázku je láhev kyseliny chlorovodíkové HC1 o koncentraci 12 M. Čím vyšší je koncentrace kyseliny (slabá nebo silná), tím opatrnější je manipulace; proto láhev zobrazuje piktogram ruky zraněné korozivní vlastností kapky kyseliny, která na ni dopadá.

Silné kyseliny jsou látky, s nimiž se musí zacházet s plným vědomím jejich možných účinků; Při pečlivé práci s nimi mohou být jejich vlastnosti využity pro vícenásobné použití, přičemž jednou z nejčastějších je syntéza nebo rozpuštění vzorků.

Vlastnosti silné kyseliny

Disociace

Silná kyselina disociuje nebo ionizuje 100% ve vodném roztoku, přijímá dvojici elektronů. Disociace kyseliny může být nastíněna následující chemickou rovnicí:

HAc + H ₂ O => A ^- + H ₃ O ⁺

Kde HAc je silná kyselina a A ^- jeho konjugovaná báze.

Ionizace silné kyseliny je proces, který je obvykle nevratný; naopak u slabých kyselin je ionizace reverzibilní. Rovnice ukazuje, že H ₂ O je ten, který přijímá proton; alkoholy a další rozpouštědla.

Tato tendence přijímat protony se liší od látky k látce, a proto není kyselinová síla HAc stejná ve všech rozpouštědlech.

pH

Hodnota pH silné kyseliny je velmi nízká a leží mezi 0 a 1 jednotkami pH. Například 0,1 M roztok HC1 má pH 1.

To lze prokázat pomocí vzorce

pH = - log

Můžete vypočítat pH 0,1 M roztoku HC1 a poté použít

pH = -log (0,1)

Získání pH 1 pro 0,1 M roztok HC1.

pKa

Síla kyselin souvisí s jejich pKa. Hydronium iontů (H ₃ O ⁺), například, má pKa -1.74. Obecně platí, že silné kyseliny mají pKa hodnotami negativnější než -1.74, a proto jsou kyselejší než H ₃ O ^{+ sebe}.

PKa určitým způsobem vyjadřuje tendenci kyseliny disociovat. Čím nižší je jeho hodnota, tím silnější a agresivnější bude kyselina. Z tohoto důvodu je vhodné vyjádřit relativní sílu kyseliny její hodnotou pKa.

Koroze

Obecně jsou silné kyseliny klasifikovány jako žíravé. Existují však výjimky z tohoto předpokladu.

Například kyselina fluorovodíková je slabá kyselina, přesto je vysoce korozivní a schopná trávit sklo. Z tohoto důvodu je třeba s ním zacházet v plastových lahvích a při nízkých teplotách.

Naopak velmi silná kyselina, jako je karboranová superkyselina, která, přestože je milionkrát silnější než kyselina sírová, není korozivní.

Faktory, které ovlivňují vaši sílu

Elektronegativita konjugované báze

Protože v periodě periodické tabulky dochází k posunu doprava, zvyšuje se negativita prvků tvořících konjugovanou bázi.

Pozorování periody 3 periodické tabulky například ukazuje, že chlor je elektronegativnější než síra a naopak síra je elektronegativnější než fosfor.

To je v souladu se skutečností, že kyselina chlorovodíková je silnější než kyselina sírová a druhá je silnější než kyselina fosforečná.

Jak se elektronegativita konjugované báze kyseliny zvyšuje, stabilita báze se zvyšuje, a tak se snižuje její tendence přeskupovat se vodíkem k regeneraci kyseliny.

Je však třeba vzít v úvahu další faktory, protože to samo o sobě není určující.

Konjugovaný poloměr základny

Síla kyseliny také závisí na poloměru její konjugované báze. Pozorování skupiny VIIA periodické tabulky (halogeny) ukazuje, že atomové poloměry prvků tvořících skupinu mají následující vztah: I> Br> Cl> F.

Podobně i kyseliny, které se tvoří, udržují stejný klesající pořadí síly kyselin:

HI> HBr> HC1> HF

Závěrem, jak se atomový poloměr prvků stejné skupiny periodické tabulky zvyšuje, síla kyseliny, kterou tvoří, roste stejným způsobem.

To je vysvětleno oslabením vazby H-Ac špatným překrýváním atomových orbitálů, které jsou nerovnoměrné velikosti.

Počet atomů kyslíku

Síla kyseliny v sérii oxidů závisí na počtu atomů kyslíku v konjugované bázi.

Molekuly, které mají největší počet atomů kyslíku, tvoří druh s největší kyselinou. Například kyselina dusičná (HNO ₃) je silnější než kyselina dusitá (HNO ₂).

Na druhé straně, kyseliny chloristé (HClO ₄) je silnější než kyselina chlorovodíkovou kyselinou (HClO ₃). A konečně, kyselina chlorná (HClO) je kyselina s nejnižší silou v řadě.

Příklady

Silné kyseliny mohou být například v následujícím sestupném pořadí kyseliny síly: HI> HBr> HClO ₄ > HCl> H ₂ SO ₄ > CH₃C₆H₄SO₃H (toluensulfonové kyseliny)> HNO ₃.

Všechny z nich a další, které byly dosud zmíněny, jsou příklady silných kyselin.

HI je silnější než HBr, protože HI vazba se zlomí snadněji, protože je slabší. HBr předčí HClO ₄ kyselosti, protože přes velkou stabilitu ClO ₄ aniontu ^- podle delocalizing záporný náboj, HBr vazba stále slabší než O ₃ ClO-H vazby.

Avšak přítomnost čtyř atomů kyslíku způsobuje, že HClO ₄ je kyselejší než HC1, který neobsahuje žádný kyslík.

Dále, HCl je silnější než H ₂ SO ₄, protože atom Cl je více elektronegativní než atom síry; a H ₂ SO _4, v pořadí, má více než kyselost CH₃C₆H₄SO ACh, který má jeden atom kyslíku méně a vazba, která drží vodík jak je také méně polární.

Konečně HNO ₃ je nejslabší ze všech, protože má atom dusíku, z druhé periody periodické tabulky.

Reference

1. Univerzita Shmoop. (2018). Vlastnosti, které určují sílu kyseliny. Obnoveno z: shmoop.com
2. Knihy Wiki. (2018). Obecná chemie / Vlastnosti a teorie kyselin a zásad. Obnoveno z: en.wikibooks.org
3. Informace o kyselinách (2018). Kyselina chlorovodíková: vlastnosti a aplikace tohoto roztoku. Obnoveno z: acidos.info
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. června 2018). Definice a příklady silné kyseliny. Citováno z thinkco.com
5. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chemie. (8. ed.). CENGAGE Učení.