- Erős sav tulajdonságai
- disszociáció
- pH
- pKa
- rozsdásodás
- Az erőt befolyásoló tényezők
- A konjugált bázis elektronegativitása
- Konjugált alap sugara
- Oxigénatomok száma
- Példák
- Irodalom
Egy erős sav bármely olyan vegyület, amely képes teljes mértékben és irreverzibilisen felszabadító protonok vagy hidrogén ionok, H +. Mivel annyira reaktív, sok faj kénytelen elfogadni ezeket a H + -ot; például víz, amelynek keveréke potenciálisan veszélyesvé válik egyszerű fizikai érintkezéssel.
A sav egy protont ad a víznek, amely bázisként képezi a H 3 O + hidrónium-ion képződését. A hidronium-ion koncentrációja egy erős sav oldatában megegyezik a sav koncentrációjával (=).
Forrás: finom a Flickr-en keresztül
A felső képen egy üveg sósav, HCl, 12 M koncentrációjú. Minél nagyobb a sav koncentrációja (gyenge vagy erős), annál óvatosabb kezelés szükséges; ezért a palackon egy kéz piktogramja látható, amelyet a csepp sav csepp korróziós tulajdonsága miatt megsérült.
Az erős savak olyan anyagok, amelyek kezelésekor teljes mértékben tisztában kell lenni lehetséges hatásaikkal; Gondos munkával velük tulajdonságuk többféle célra felhasználható, az egyik leggyakoribb a minták szintézise vagy feloldása.
Erős sav tulajdonságai
disszociáció
Egy erős sav disszociál vagy ionizálódik vizes oldatban, elektronokat fogadva. Egy sav disszociációját a következő kémiai egyenlettel lehet felvázolni:
HAc + H 2 O => A - + H 3 O +
Ahol HAc az erős sav, és A - annak konjugált bázisa.
Az erős sav ionizációja általában visszafordíthatatlan; gyenge savakban ezzel szemben az ionizáció reverzibilis. Az egyenlet azt mutatja, hogy a H 2 O az, amelyik elfogadja a proton; ugyanakkor az alkoholok és más oldószerek is.
A protonok elfogadásának hajlandósága anyagonként változik, és így a HAc savszilárdsága nem azonos az összes oldószerben.
pH
Az erős sav pH-ja nagyon alacsony, 0 és 1 pH egység között van. Például egy 0,1 M sósavoldat pH-ja 1.
Ez a képlet segítségével bizonyítható
pH = - log
Kiszámolhatja a 0,1 M sósav oldat pH-ját, majd alkalmazza
pH = -log (0,1)
1-es pH-t kapunk a 0,1 M sósavoldathoz.
pKa
A savak szilárdsága a pKa-hoz viszonyítva. Például a hidrónium-ion (H 3 O +) pKa értéke -1,74. Az erős savak pKa értéke általában negatív, mint -1,74, ezért savasabbak, mint maga a H 3 O +.
A pKa egy bizonyos módon kifejezi a sav hajlandóságát. Minél alacsonyabb az értéke, annál erősebb és agresszívabb lesz a sav. Ezért célszerű egy sav relatív szilárdságát pKa-értékkel kifejezni.
rozsdásodás
Általában az erős savakat maró hatásúnak kell besorolni. Vannak kivételek e feltételezés alól.
Például a hidrogén-fluorid egy gyenge sav, mégis erősen korrozív, és képes az üveg emésztésére. Emiatt műanyag palackokban és alacsony hőmérsékleten kell kezelni.
Ezzel szemben egy olyan nagy erősségű sav, mint a karbonán szuperacid, amely annak ellenére, hogy több milliószor erősebb, mint a kénsav, nem korrozív.
Az erőt befolyásoló tényezők
A konjugált bázis elektronegativitása
Mivel a periódusos rendszer egy szakaszában jobbra tolódik el, a konjugátum alapját alkotó elemek negatívsága növekszik.
A periódusos rendszer 3. periódusának megfigyelése például azt mutatja, hogy a klór elektronegatívabb, mint a kén, és viszont a kén elektronegatívabb, mint a foszfor.
Ez összhangban áll azzal a ténnyel, hogy a sósav erősebb, mint a kénsav, és ez utóbbi erősebb, mint a foszforsav.
Ahogy a sav konjugált bázisának elektronegativitása növekszik, a bázis stabilitása növekszik, és így csökken a hajlandósága, hogy hidrogénnel újracsoportosuljon a sav regenerálódásához.
Más tényezőket azonban figyelembe kell venni, mivel ez önmagában nem meghatározó.
Konjugált alap sugara
A sav szilárdsága a konjugált bázis sugaratól is függ. A periódusos rendszer VIIA csoportjának megfigyelése (halogének) azt mutatja, hogy a csoportot alkotó elemek atomsugarai a következő összefüggésekkel rendelkeznek: I> Br> Cl> F
Hasonlóképpen, az alkotó savak a savak szilárdságának csökkenő sorrendjét tartják fenn:
HI> HBr> HCl> HF
Összefoglalva: mivel a periódusos táblában ugyanazon csoport elemeinek atom sugara megnő, az általuk képzett sav erőssége ugyanúgy növekszik.
Ez azzal magyarázható, hogy a H-Ac-kötés gyengül az egyenetlen méretű atomi pályák rossz átfedésével.
Oxigénatomok száma
Egy sav erőssége egy sor oxidban egy sorban az oxigénatomok számától függ a konjugált bázisban.
A legnagyobb oxigénatomszámú molekulák képezik a legnagyobb savszilárdságú fajokat. Például a salétromsav (HNO 3) erősebb sav, mint a salétromsav (HNO 2).
Másrészt a perklórsav (HClO 4) erősebb sav, mint a klórsav (HClO 3). És végül: a hipoklórossav (HClO) a legalacsonyabb szilárdságú sav a sorozatban.
Példák
Erős savak lehetnek például az alábbi csökkenő sorrendjében savfoktól: HI> HBr> HCIO 4 > HCI> H 2 SO 4 > CH₃C₆H₄SO₃H (p-toluolszulfonsav)> HNO 3.
Mindegyik, és a többi, amelyet eddig említettek, az erős savak példái.
A HI erősebb, mint a HBr, mert a HI-kötés könnyebben szakad meg, mivel gyengébb. A HBr savasságában meghaladja a HClO 4-et, mivel a ClO 4 anion nagy stabilitása ellenére - a negatív töltés delokalizálásával a H-Br kötés gyengébb marad, mint az O 3 ClO-H kötés.
Mindazonáltal a jelenléte a négy oxigénatom teszi HClO 4 savasabb, mint a HCI, amely nem rendelkezik semmilyen oxigént.
Következő, HCI erősebb, mint H 2 SO 4, mert a Cl atom elektronegatívabb mint a kén; és H 2 SO 4, viszont több savasabb, mint CH₃C₆H₄SO Ach, amely eggyel kevesebb oxigénatomot és a kötést, amely tartja a hidrogénnek együttesen is kevésbé poláros.
Végül, a HNO 3 a leggyengébb, mert a periódusos rendszer második szakaszából nitrogénatomot tartalmaz.
Irodalom
- Shmoopi Egyetem. (2018). A savszilárdságot meghatározó tulajdonságok Helyreállítva: shmoop.com
- Wiki Könyvek. (2018). Általános kémia / savak és bázisok tulajdonságai és elméletei. Helyreállítva: en.wikibooks.org
- Acids Info. (2018). Sósav: ennek az oldatnak a tulajdonságai és alkalmazásai. Helyreállítva: acidos.info
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. június 22.). Erős sav meghatározás és példák. Visszakeresve a gondolat.hu webhelyről
- Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia. (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.