- Vlastnosti silnej kyseliny
- štiepenie
- pH
- pKa
- korózie
- Faktory, ktoré ovplyvňujú vašu silu
- Elektronegativita konjugovanej bázy
- Konjugovaný polomer základne
- Počet atómov kyslíka
- Príklady
- Referencie
Silná kyselina je akákoľvek zlúčenina, schopná a nevratne uvoľňujúce protóny alebo vodíkové ióny H + . Pretože je taký reaktívny, veľké množstvo druhov je nútených akceptovať tieto H + ; ako je voda, ktorej zmes sa stáva potenciálne nebezpečnou pri jednoduchom fyzickom kontakte.
Kyselina daruje protón k vode, ktorá funguje ako základ pre vytvorenie hydroniový ión, H 3 O + . Koncentrácia hydróniového iónu v roztoku silnej kyseliny sa rovná koncentrácii kyseliny (=).
Zdroj: dokonalý cez Flickr
Na hornom obrázku je fľaša kyseliny chlorovodíkovej, HCl, s koncentráciou 12 M. Čím vyššia je koncentrácia kyseliny (slabá alebo silná), tým opatrnejšie je potrebné zaobchádzať; preto fľaša zobrazuje piktogram ruky zranenej korozívnou vlastnosťou kvapky kyseliny, ktorá na ňu padá.
Silné kyseliny sú látky, s ktorými sa musí zaobchádzať pri plnom vedomí ich možných účinkov; Pri starostlivej práci s nimi sa ich vlastnosti môžu použiť na viacnásobné použitie, pričom jedným z najbežnejších spôsobov je syntéza alebo rozpúšťanie vzoriek.
Vlastnosti silnej kyseliny
štiepenie
Silná kyselina disociuje alebo ionizuje 100% vo vodnom roztoku, pričom prijíma elektróny. Disociácia kyseliny môže byť naznačená pomocou nasledujúcej chemickej rovnice:
HAC + H 2 O => A - + H 3 O +
Kde HAc je silná kyselina a A - jeho konjugovaná báza.
Ionizácia silnej kyseliny je proces, ktorý je obvykle nezvratný; naopak, v slabých kyselinách je ionizácia reverzibilná. Rovnica ukazuje, že H 2 O je ten, ktorý prijíma protón; alkoholy a ďalšie rozpúšťadlá.
Táto tendencia prijímať protóny sa líši od látky k látke, a preto nie je sila kyseliny HAc v kyselinách rovnaká vo všetkých rozpúšťadlách.
pH
Hodnota pH silnej kyseliny je veľmi nízka a leží medzi 0 a 1 jednotkami pH. Napríklad 0,1 M roztok HCl má pH 1.
To možno preukázať pomocou vzorca
pH = - log
Potom môžete vypočítať hodnotu pH 0,1 M roztoku HCl a potom použiť
pH = -log (0,1)
Získanie pH 1 pre 0,1 M roztok HCl.
pKa
Sila kyselín súvisí s ich pKa. Hydronium iónov (H 3 O + ), napríklad, má pKa -1.74. Všeobecne platí, že silné kyseliny majú pKa hodnotami negatívnejší než -1.74, a preto sú kyslejšie ako H 3 O + seba .
PKa určitým spôsobom vyjadruje tendenciu kyseliny k disociácii. Čím je jej hodnota nižšia, tým silnejšia a agresívnejšia bude kyselina. Z tohto dôvodu je vhodné vyjadriť relatívnu silu kyseliny pomocou jej hodnoty pKa.
korózie
Silné kyseliny sa všeobecne klasifikujú ako žieravé. Existujú však výnimky z tohto predpokladu.
Napríklad kyselina fluorovodíková je slabá kyselina, napriek tomu je vysoko korozívna a schopná tráviť sklo. Z tohto dôvodu sa s ním musí zaobchádzať v plastových fľašiach a pri nízkych teplotách.
Naopak, veľmi silná kyselina, ako je karboranová superkyselina, ktorá napriek tomu, že je miliónkrát silnejšia ako kyselina sírová, nie je žieravá.
Faktory, ktoré ovplyvňujú vašu silu
Elektronegativita konjugovanej bázy
Pretože k posunu doprava dochádza v perióde periodickej tabuľky, zvyšuje sa negativita prvkov, ktoré tvoria konjugovanú bázu.
Pozorovanie periódy 3 periodickej tabuľky ukazuje napríklad, že chlór je viac elektronegatívny ako síra a naopak, síra je viac elektronegatívny ako fosfor.
To je v súlade so skutočnosťou, že kyselina chlorovodíková je silnejšia ako kyselina sírová a druhá je silnejšia ako kyselina fosforečná.
Ako sa zvyšuje elektronická aktivita konjugovanej bázy kyseliny, stabilita bázy sa zvyšuje, a tak klesá jej tendencia preskupovania s vodíkom na regeneráciu kyseliny.
Musia sa však zohľadniť ďalšie faktory, pretože to samo osebe nie je určujúce.
Konjugovaný polomer základne
Sila kyseliny tiež závisí od polomeru jej konjugovanej bázy. Pozorovanie skupiny VIIA periodickej tabuľky (halogény) ukazuje, že atómové polomery prvkov, ktoré tvoria skupinu, majú nasledujúci vzťah: I> Br> Cl> F.
Podobne aj kyseliny, ktoré sa tvoria, si zachovávajú rovnaké klesajúce poradie sily kyselín:
HI> HBr> HCl> HF
Záverom, keď sa atómový polomer prvkov rovnakej skupiny periodickej tabuľky zvyšuje, sila kyseliny, ktorú tvoria, sa zvyšuje rovnakým spôsobom.
To sa vysvetľuje oslabením väzby H-Ac zlým prekrývaním atómových orbitálov, ktoré majú nerovnakú veľkosť.
Počet atómov kyslíka
Sila kyseliny v rade oxidov závisí od počtu atómov kyslíka v konjugovanej báze.
Molekuly, ktoré majú najväčší počet atómov kyslíka, tvoria druh s najväčšou silou kyslosti. Napríklad kyselina dusičná (HNO 3 ) je silnejšia kyselina ako kyselina dusitá (HNO 2 ).
Na druhej strane, kyseliny chloristej (HClO 4 ) je silnejší ako kyselina chlorovodíkovou kyselinou (HClO 3 ). A nakoniec, kyselina chlórna (HClO) je kyselina s najnižšou silou v sérii.
Príklady
Silné kyseliny môžu byť napríklad v nasledovnom zostupnom poradí kyseliny sily: HI> HBr> HClO 4 > HCl> H 2 SO 4 > CH₃C₆H₄SO₃H (toluénsulfónová kyseliny)> HNO 3 .
Všetky z nich a ostatné, ktoré boli doteraz uvedené, sú príkladmi silných kyselín.
HI je silnejší ako HBr, pretože väzba HI sa ľahšie zlomí, pretože je slabšia. HBr predbehne HClO 4 kyslosti , pretože cez veľkú stabilitu ClO 4 aniónu - podľa delocalizing záporný náboj, HBr väzba stále slabšie než O 3 ClO-H väzby .
Avšak prítomnosť štyroch atómov kyslíka spôsobuje, že HClO 4 je kyslejší ako HCl, ktorý neobsahuje kyslík.
Ďalej, HCl je silnejší ako H 2 SO 4 , pretože atóm Cl je viac elektronegativní ako atóm síry; a H 2 SO 4, v poradí, má viac ako kyslosť CH₃C₆H₄SO ACh, ktorý má jeden atóm kyslíka menej a väzba, ktorá drží vodík ako je tiež menej polárna.
A nakoniec, HNO 3 je najslabší zo všetkých, pretože má atóm dusíka z druhej periódy periodickej tabuľky.
Referencie
- Univerzita Shmoop. (2018). Vlastnosti, ktoré určujú pevnosť kyseliny. Získané z: shmoop.com
- Knihy Wiki. (2018). Všeobecná chémia / Vlastnosti a teórie kyselín a zásad. Obnovené z: en.wikibooks.org
- Informácie o kyselinách (2018). Kyselina chlorovodíková: vlastnosti a použitie tohto roztoku. Získané z: acidos.info
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. júna 2018). Definícia a príklady silných kyselín. Našiel sa z thinkco.com
- Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). Chémia. (8. vydanie). CENGAGE Learning.