A silná kyselina je jakákoli sloučenina schopná zcela a nevratně uvolňovat protony nebo vodíkové ionty, H+. Protože je tak reaktivní, je velké množství druhů nuceno tyto H přijmout+; jako je voda, jejíž směs se stává potenciálně nebezpečná pouhým fyzickým kontaktem.
Kyselina daruje proton do vody, která funguje jako báze za vzniku hydroniového iontu, H3NEBO+. Koncentrace hydroniového iontu v roztoku silné kyseliny se rovná koncentraci kyseliny ([H3NEBO+] = [HAc]).
Na horním obrázku je láhev kyseliny chlorovodíkové, HCl, s koncentrací 12M. Čím vyšší je koncentrace kyseliny (slabé nebo silné), je třeba s ní zacházet opatrněji; proto láhev ukazuje piktogram ruky zraněné korozivní vlastností kapky kyseliny padající na ni.
Silné kyseliny jsou látky, s nimiž je třeba zacházet s plným vědomím jejich možných účinků; Při pečlivé práci s nimi lze jejich vlastnosti použít pro více použití, přičemž jednou z nejběžnějších je syntéza nebo rozpouštění vzorků..
Rejstřík článků
Silná kyselina disociuje nebo ionizuje 100% ve vodném roztoku a přijímá elektronový pár. Disociaci kyseliny lze popsat následující chemickou rovnicí:
HAc + HdvaO => A- + H3NEBO+
Kde HAc je silná kyselina a A- jeho konjugovaná báze.
Ionizace silné kyseliny je proces, který je obvykle nevratný; ve slabých kyselinách je naopak ionizace reverzibilní. Rovnice ukazuje, že HdvaNebo je to ten, kdo přijímá proton; stejně tak to však může být s alkoholy a jinými rozpouštědly.
Tato tendence přijímat protony se liší od látky k látce, a proto síla kyseliny HAc není ve všech rozpouštědlech stejná..
PH silné kyseliny je velmi nízké, pohybuje se mezi 0 a 1 jednotkou pH. Například 0,1 M roztok HC1 má pH 1.
To lze prokázat pomocí vzorce
pH = - log [H+]
Lze vypočítat pH 0,1 M roztoku HC1 a poté aplikovat
pH = -log (0,1)
Získání pH 1 pro 0,1 M roztok HC1.
Síla kyselin souvisí s jejich pKa. Hydroniový ion (H3NEBO+), například, má pKa -1,74. Obecně platí, že silné kyseliny mají pKa s hodnotami negativnějšími než -1,74, a proto jsou kyselější než samotné H3NEBO+.
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 hodnotou její pKa.
Silné kyseliny jsou obecně klasifikovány jako žíravé. Z tohoto předpokladu však existují výjimky.
Například kyselina fluorovodíková je slabá kyselina, přesto je vysoce korozivní a schopná strávit sklo. Z tohoto důvodu s ním musí být zacházeno v plastových lahvích a při nízkých teplotách..
Naopak, kyselina s velkou silou, jako je karboranová superkyselina, která, i když je milionkrát silnější než kyselina sírová, není korozivní.
Vzhledem k tomu, že v období periodické tabulky dochází k posunu doprava, zvyšuje se negativita prvků, které tvoří konjugovanou bázi..
Pozorování období 3 periodické tabulky například ukazuje, že chlor je více elektronegativní než síra a naopak síra je více elektronegativní než fosfor..
To je v souladu se skutečností, že kyselina chlorovodíková je silnější než kyselina sírová a ta je silnější než kyselina fosforečná..
Zvyšováním elektronegativity konjugované báze kyseliny se zvyšuje stabilita báze, a proto klesá její tendence přeskupovat se s vodíkem k regeneraci kyseliny..
Je však třeba vzít v úvahu i další faktory, protože to samo o sobě není rozhodující.
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.
Kyseliny, které se tvoří, si zachovávají stejné klesající pořadí síly kyselin:
HI> HBr> HCl> HF
Závěrem lze říci, že jak se zvyšuje atomový poloměr prvků stejné skupiny v periodické tabulce, zvyšuje se síla kyseliny, kterou tvoří, stejným způsobem.
To je vysvětleno oslabením vazby H-Ac špatným překrytím atomových orbitalů, které jsou nerovné velikosti..
Síla kyseliny v řadě oxokyselin závisí na počtu atomů kyslíku v konjugované bázi..
Molekuly, které mají nejvyšší počet atomů kyslíku, tvoří druhy s nejvyšší sílou kyseliny. Například kyselina dusičná (HNO3) je silnější kyselina než kyselina dusitá (HNOdva).
Na druhé straně kyselina chloristá (HClO4) je silnější kyselina než kyselina chlorovodíková (HClO3). A konečně, kyselina chlorná (HClO) je kyselina s nejnižší pevností v řadě.
Příkladem silných kyselin je následující klesající pořadí síly kyselin: HI> HBr> HClO4 > HCl> HdvaSW4 > CH₃C₆H₄SO₃H (kyselina toluensulfonová)> HNO3.
Všechny a ostatní, které byly dosud zmíněny, jsou příklady silných kyselin..
HI je silnější než HBr, protože vazba H-I se snáze rozpadá, protože je slabší. HBr v kyselině předčí HClO4 protože navzdory velké stabilitě aniontu ClO4- delokalizací záporného náboje zůstává vazba H-Br slabší než vazba O3ClO-H.
Přítomnost čtyř atomů kyslíku však dělá HClO4 kyselější než HCl, který nemá žádný kyslík.
Dále je HCl silnější než HdvaSW4 protože atom Cl je více elektronegativní než atom síry; a H.dvaSW4 zase překonává kyselostí CH₃C₃H₄SO₃H, který má o jeden atom kyslíku méně a vazba, která drží vodík pohromadě, je také méně polární.
Nakonec HNO3 Je nejslabší ze všech, pokud má atom dusíku, od druhé periody periodické tabulky.
Zatím žádné komentáře