Charakterystyka i przykłady

kwasy Są to związki o wysokich trendach przekazywania protonów lub akceptowania kilku elektronów. Istnieje wiele definicji (Bronsted, Arrhenius, Lewis), które charakteryzują właściwości kwasów, a każda z nich uzupełnia się, aby zbudować globalny obraz tego rodzaju związku.

Z poprzedniej perspektywy wszystkie znane substancje mogą być kwaśne, jednak tylko te, które wyróżniają się znacznie powyżej innych, są uważane za takie. Innymi słowy: jeśli substancja jest niezwykle słabym dawcą protonów, w porównaniu z wodą, na przykład można powiedzieć, że nie jest to kwas.

Kwas octowy, słaby kwas, przekazaj proton (jon wodoru, podkreślony na zielono) na wodę w reakcji równowagi, aby nadać jon octanu i jon hydroniowy. Czerwony: tlen. Czarny karbon. Biały: wodór.

Tak więc, które dokładnie są kwasami i ich naturalnymi źródłami? Typowy ich przykład można znaleźć w wielu owocach: jak cytrusy. Lemoniady mają swój charakterystyczny smak z powodu kwasu cytrynowego i innych komponentów.

Język może wykryć obecność kwasów, podobnie jak w przypadku innych smaków. W zależności od poziomu kwasowości tych związków smak staje się bardziej nie do zniesienia. W ten sposób język działa jako miernik organoleptyczny stężenia kwasów, w szczególności stężenie jonu hydronowego (h (h₃ALBO⁺).

Z drugiej strony kwasy występują nie tylko w żywności, ale także w żywych organizmach. Podobnie gleby mają substancje, które mogą je scharakteryzować jako kwasy; Tak jest w przypadku aluminium i innych metalowych kationów.

[TOC]

Charakterystyka kwasu

Jakie cechy powinny mieć związek, zgodnie z istniejącymi definicjami, należy uznać za kwas?

Musi być w stanie generować jony h⁺ I och^- Podczas rozpuszczania się w wodzie (arrhenius) musisz bardzo łatwo przekazać protony na inne gatunki (Brnsted) lub wreszcie, musi być w stanie zaakceptować kilka elektronów, ładując negatywnie (Lewis).

Jednak te cechy są ściśle związane ze strukturą chemiczną. Naucząc się go analizować, możesz wywnioskować jego siłę kwasowości lub kilka związków, które z nich jest najbardziej kwaśne.

- Właściwości fizyczne

Kwasy mają smak, warte nadmiarowości, kwas i jego zapach często spala nozdrza.  Są płynne z lepką lub tłustą teksturą i mają możliwość zmiany koloru papieru kiełkowania i pomarańczy z metylu na czerwony (właściwości kwasów i podstaw.F.).

- Zdolność do generowania protonów

W roku 1923 r. Duński chemik Johannes Nicolaus Brønsted i angielski chemik Thomas Martin Lowry, wprowadzili teorię Brønsteda i Lowry, stwierdzając, że każdy związek, który może przenieść proton na każdy inny związek, to kwas (Encyclopædia Britannica, 1998). Na przykład w przypadku kwasu solnego:

HCl → H⁺ + Cl^-

Teoria Brønsteda i Lowry'ego nie wyjaśniła zachowania kwasu niektórych substancji. W 1923 roku amerykański chemik Gilbert n. Lewis wprowadza swoją teorię, w której kwas jest uważany za każdy związek, który w reakcji chemicznej może dołączyć do kilku elektronów, które nie są dzielone w innej cząsteczce (Encyclopædia Britannica, 1998).

W ten sposób jony takie jak Cu²⁺, wiara²⁺ i wiara³⁺ Mają możliwość łączenia pary wolnych elektronów, na przykład wody do produkcji protonów w sposób:

Może ci służyć: Chrome (Cr)

 Cu²⁺ + 2h₂O → Cu (OH)₂ + 2h⁺

- Mają słabe hydrogeny w gęstości elektronicznej

W przypadku cząsteczki metanu Cho₄, Żaden z jego hydrogenów nie ma niedoboru elektronicznego. Wynika to z faktu, że różnica w elektrowni między węglem a wodorem jest bardzo mała. Ale gdyby jeden z atomów H dla jednego z fluoru został zastąpiony, w momencie dipolowego nastąpiłaby niezwykła zmiana: h₂FC-H.

H doświadczyć przemieszczenia chmury elektronicznej do sąsiedniego atomu połączonego z F, który jest taki sam, δ+ wzrasta. Ponownie, jeśli inny H zostanie zastąpiony innym F, wówczas cząsteczka by: HF₂C-H.

Teraz δ+ jest jeszcze większe, ponieważ istnieją dwa atomy wysoce elektroonegatywnego F, które odejmują gęstość elektroniczną do C, a tym drugim, w konsekwencji do H. Gdyby w końcu uzyskałby kontynuowany proces wymiany: F₃C-H.

W tej ostatniej cząsteczce H Przedstawia, w wyniku trzech atomów sąsiadów, wyraźny niedobór elektroniczny. Ten δ+ nie jest niezauważony przez żaden gatunek wystarczająco bogaty w elektrony, aby to rozebrać H I w ten sposób F₃CH jest negatywnie naładowany:

F₃C-H + : N^- (gatunki ujemne) => f₃C:^- + HN

W ten sposób można również wziąć pod uwagę poprzednie równanie chemiczne: F₃CH przekazuje proton (h⁺, On H po oderwaniu się od cząsteczki) na: n; lub f₃CH wygrywa kilka elektronów z H Kiedy ostatni z: N jest przekazywany temu drugie^-.

- Stała siły lub kwasowości

Ile f₃C:^- jest obecny w rozwiązaniu? Lub ile cząsteczek M₃CH może przekazać kwas wodoru na n? Aby odpowiedzieć na te pytania, konieczne jest określenie stężenia F₃C:^- lub HN i, poprzez równanie matematyczne, ustal wartość numeryczną zwaną stałą kwasowości, ka.

Im więcej cząsteczek F₃C:^- lub wystąpi hn, więcej kwasu będzie f₃CH i większy jego ka. W ten sposób KA pomaga wyjaśnić, które związki są więcej kwasów niż inne; A także odrzuć tych, których ka ma niewielki ekstremalny porządek.

Niektóre KA mogą mieć wartości około 10^-1 i 10^-5, I inne, milionowo mniejsze wartości, takie jak 10^{-piętnaście} i 10^-35. Można zatem powiedzieć, że ostatnie, mając te stałe kwasowe, są wyjątkowo słabymi kwasami i można je odrzucić jako takie.

Więc która z poniższych cząsteczek ma największe ka: ch₄, Ch₃F, rozdz₂F₂ lub CHF₃? Odpowiedź polega na braku gęstości elektronicznej, δ+, w ich hydrogenach.

Pomiary

Ale jakie są kryteria standaryzacji pomiarów KA? Jego wartość może się znacznie wahać w zależności od tego, który gatunek otrzyma H⁺. Na przykład, jeśli: N jest silną bazą, KA będzie świetna; Ale jeśli wręcz przeciwnie, jest to bardzo słaba baza, ka będzie mała.

Pomiary KA są wykonane przy użyciu najczęstszych i słabych ze wszystkich zasad (i kwasów): woda. W zależności od stopnia darowizny H⁺ Do cząsteczek H₂Lub, przy 25ºC i pod ciśnieniem atmosfery, ustalono standardowe warunki do określenia stałych kwasowości dla wszystkich związków.

Może ci służyć: tolueen: struktura, właściwości, użycia, uzyskiwanie

Stąd repertuar stałych kwasowości dla wielu związków, zarówno nieorganicznych, jak i organicznych.

- Ma bardzo stabilne baz sprzężonych

Kwasy mają w swoich strukturach chemicznych bardzo elektroonegatywne lub jednostki (pierścienie aromatyczne), które przyciągają elektroniczne gęstości otaczających hydrożenów, powodując w ten sposób częściowo dodatnie i odczynnikowe do podstawy przed podstawą.

Po przekazaniu protonów kwas staje się skoniugowaną zasadą; to znaczy gatunek ujemny zdolny do zaakceptowania h⁺ lub przekazaj kilka elektronów. W przykładzie cząsteczki CF₃H twoja skoniugowana baza to cf₃^-:

Por₃^- + HN CHF₃ + : N^-

Tak, cf₃^- Jest to bardzo stabilna podstawa koniugatu, równowaga zostanie przesunięta dalej w lewo. Ponadto, im bardziej stabilny jest taki sam, tym bardziej reaktywny i kwasowy.

Jak wiedzieć, jakie są stabilne? Wszystko zależy od tego, jak radzą sobie z nowym obciążeniem ujemnym. Jeśli mogą skutecznie rozłożyć lub rozprzestrzeniać rosnącą gęstość elektroniczną, nie będzie dostępna do użycia w tworzeniu wiązania z H podstawy podstawy.

- Mogą mieć pozytywne opłaty

Nie wszystkie kwasy mają hydrogeny z niedoborem elektronicznym, ale mogą również mieć inne atomy zdolne do przyjmowania elektronów, z obciążeniem dodatnim lub bez.

Jak to jest? Na przykład w Boro trifluoride, BF₃, Atom B brakuje oktetu w Walencji, więc może tworzyć łącze z każdym atomem, który daje mu kilka elektronów. Jeśli anion f^- Okrągłe w jego bliskości następuje następująca reakcja chemiczna:

Bf₃ + F^- => BF₄^-

Z drugiej strony, wolne metalowe kationy, takie jak Al³⁺, Zn²⁺, Na⁺, itp., Są uważane za kwasy, ponieważ ich środowisko może akceptować wiązania celne (koordynacyjne) bogatych elektronów. Reagują również z jonami OH^- Wytrącać się jako wodorotlenki metalu:

Zn²⁺(AC) + 2OH^-(AC) => Zn (OH)₂(S)

Wszystkie są znane jako kwasy Lewisa, podczas gdy ci, którzy przekazują protony, są kwasami Bronsted.

- Ich rozwiązania mają wartości pH mniejsze niż 7

Rysunek: Skala pH.

Mówiąc dokładniej, kwas po rozpuszczaniu się w dowolnym rozpuszczalniku (który nie zneutralizuje go znacznie), generuje roztwory o pH mniejszym niż 3, chociaż uwzględniono poniżej 7 bardzo słabych kwasów.

Można to zweryfikować za pomocą wskaźnika kwasowo-zasadowego, takiego jak fenoloftaleina, uniwersalny wskaźnik lub sok. Te związki, które zwiedzają te wskazane dla niskiego pH, są kwaśne. Jest to jeden z najprostszych testów w celu ustalenia ich obecności.

To samo można zrobić, na przykład dla różnych próbek gleby z różnych części świata, co określając jej wartości pH, wraz z innymi zmiennymi, charakteryzują.

Może ci służyć: Ritchter-Wenzel Law: co to jest, historie, oświadczenia, przykłady

I wreszcie wszystkie kwasy mają smaki obfite, o ile nie są one tak skoncentrowane, aby nieodwracalnie spalić tkanki języka.

- Zdolność do zneutralizowania podstaw

Arrhenius w swojej teorii proponuje, że kwasy, aby móc generować protony, reagować z wodoroksylami zasad, aby utworzyć sól i wodę na drodze:

HCl + NaOH → NaCl + H₂ALBO.

Reakcja ta nazywa się neutralizacja i jest podstawą techniki analitycznej zwanej miareczkowaniem (Bruce Mahan, 1990).

Silne kwasy i słabe kwasy

Kwasy są klasyfikowane do silnych kwasów i słabych kwasów. Siła kwasu jest związana ze stałą równowagi, stąd w przypadku kwas.

Zatem silne kwasy mają dużą stałą kwasowości, więc mają tendencję do całkowitego dysocjowania. Przykładami tych kwasów są kwas siarkowy, kwas solny i kwas azotowy, którego stałe kwasowości są tak duże, że nie można go zmierzyć w wodzie.

Z drugiej strony słaby kwas to taki, którego stała dysocjacji jest niska, więc jest w równowadze chemicznej. Przykładami tych kwasów są kwas octowy i kwas mlekowy oraz kwas azotu, którego stałe kwasowości są rzędu 10^-4. Rycina 1 pokazuje różne stałe kwasowości dla różnych kwasów.

Rycina 1: Stałe dysocjacji kwasu.

Przykłady kwasów

Halogenki wodorowe

Wszystkie halogenki wodorowe są związkami kwaśnymi, szczególnie gdy rozpuszczają się w wodzie:

-HF (kwas fluorowy).

-HCl (kwas solny).

-HBR (kwas bromhydowy).

-Cześć (kwas jodłowy).

Oxoacids

Oxoacids są protonowanymi postaciami oksoanionów:

Hno₃ (kwas azotowy).

H₂południowy zachód₄ (Kwas Siarkowy).

H₃PO₄ (Kwas fosforowy).

Hclo₄ (kwas nadchlorowy).

Super kwasy

Super kwasy są mieszaniną kwasu Brnsteda i silnego kwasu Lewisa. Po zmieszaniu tworzą złożone struktury, w których, zgodnie z niektórymi badaniami, h⁺ „Brinca” w nich.

Jego potęga korozyjna jest taka, że ​​są miliardy razy silniejsze niż H₂południowy zachód₄ stężony. Są używane do pękania dużych cząsteczek obecnych w ropie naftowej, w mniejszych, rozgałęzionych cząsteczkach i z dużą wartością ekonomiczną dodaną.

-Bf₃/Hf

-Sbf₅/Hf

-Sbf₅/Hso₃F

-Por₃południowy zachód₃H

Kwasy organiczne

Kwasy organiczne charakteryzują się posiadaniem jednej lub więcej grup karboksylowych (COOH), a wśród nich są:

-Kwas cytrynowy (obecny w wielu owocach)

-Kwas jabłkowy (zielone jabłka)

-Kwas octowy (octu komercyjny)

-Kwas butynowy (zjełczałego masła)

-Kwas tatarowy (win)

-I rodzina kwasów tłuszczowych.

Bibliografia

1. Torrens h. Twarde i miękkie kwasy i podstawy. [PDF]. Zaczerpnięte z: depa.Fquim.Unam.MX
2. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (3 maja 2018 r.). Nazwy 10 wspólnych kwasów. Odzyskane z: Thoughtco.com
3. Chempage Norials. Kwasy i zasady: struktura i zachowanie molekularne. Zaczerpnięte z: chem.Wisc.Edu
4. Deziel, Chris. (27 kwietnia 2018 r.). Ogólne cechy kwasów i podstaw. Naukowe. Odzyskane z: naukowe.com
5. Centrum superkomputerowe w Pittsburghu (PSC). (25 października 2000).  Źródło: PSC.Edu.