คุณสมบัติและตัวอย่างของกรดแก่

กรดแก่ เป็นสารประกอบใด ๆ ที่สามารถปลดปล่อยโปรตอนหรือไฮโดรเจนไอออนได้อย่างสมบูรณ์และกลับไม่ได้⁺. เมื่อมีปฏิกิริยาเช่นนี้สปีชีส์จำนวนมากจึงถูกบังคับให้ยอมรับ H เหล่านี้⁺; ตัวอย่างเช่นน้ำที่มีการผสมอาจเป็นอันตรายเมื่อสัมผัสทางกายภาพอย่างง่าย.

กรดบริจาคโปรตอนลงในน้ำซึ่งทำหน้าที่เป็นฐานในการสร้างไฮโดรเนียมไอออน, เอช₃O⁺. ความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออนในสารละลายของกรดแก่เท่ากับความเข้มข้นของกรด ([H)₃O⁺] = [HAc]).

ในภาพด้านบนเรามีกรดไฮโดรคลอริกหนึ่งขวดความเข้มข้น 12M ยิ่งความเข้มข้นของกรดสูงขึ้น (อ่อนลงหรือเข้มขึ้น) ยิ่งต้องระวังให้มากเท่านั้น นั่นคือเหตุผลที่ขวดแสดงรูปสัญลักษณ์ของมือที่ได้รับบาดเจ็บจากคุณสมบัติการกัดกร่อนของกรดที่ตกลงมา.

กรดแก่เป็นสารที่ต้องจัดการโดยคำนึงถึงผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นได้อย่างเต็มที่ การทำงานกับพวกเขาอย่างระมัดระวังคุณสามารถใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของพวกเขาสำหรับการใช้งานหลาย ๆ ครั้งเป็นหนึ่งในวิธีการสังเคราะห์หรือการละลายที่พบมากที่สุด.

ดัชนี

• 1 คุณสมบัติของกรดแก่
  • 1.1 การแยกตัวออกจากกัน
  • 1.2 pH
  • 1.3 pKa
  • 1.4 การกัดกร่อน
• 2 ปัจจัยที่ส่งผลต่อความแข็งแรงของคุณ
  • 2.1 Electronegativity ของฐานคอนจูเกต
  • 2.2 วิทยุของฐานคอนจูเกต
  • 2.3 จำนวนอะตอมออกซิเจน
• 3 ตัวอย่าง
• 4 อ้างอิง

คุณสมบัติของกรดแก่

การแยกตัวออก

กรดแก่จะแตกตัวเป็นไอออนหรือแยกตัวเป็นไอออน 100% ในสารละลายที่เป็นน้ำโดยรับอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ ความร้าวฉานของกรดสามารถวาดด้วยสมการทางเคมีต่อไปนี้:

HAc + H₂O => A^-       +       H₃O⁺

โดยที่ HAc คือกรดแก่และ A^- ฐานคอนจูเกต.

การแตกตัวเป็นไอออนของกรดแก่เป็นกระบวนการที่มักจะกลับไม่ได้; ในทางกลับกันการเกิดปฏิกิริยาไอออไนเซชันในกรดอ่อน ๆ ในสมการมันแสดงให้เห็นว่าเอช₂หรือเป็นคนที่ยอมรับโปรตอน อย่างไรก็ตามแอลกอฮอล์และตัวทำละลายอื่น ๆ ก็สามารถทำได้เช่นกัน.

แนวโน้มที่จะรับโปรตอนนั้นแตกต่างกันไปในแต่ละสารดังนั้นความแรงของกรดของ HAc จะไม่เหมือนกันในตัวทำละลายทั้งหมด.

พีเอช

pH ของกรดแก่ต่ำมากอยู่ระหว่าง 0 ถึง 1 หน่วย pH ตัวอย่างเช่นสารละลาย HCl 0.1 M มีค่า pH เท่ากับ 1.

สิ่งนี้สามารถแสดงให้เห็นได้โดยใช้สูตร

pH = - บันทึก [H⁺]

คุณสามารถคำนวณค่า pH ของสารละลาย HCl 0.1 M จากนั้นใช้

pH = -log (0.1)

การได้ค่า pH 1 สำหรับสารละลาย 0.1 M HCl.

pKa

ความแข็งแรงของกรดเกี่ยวข้องกับ pKa ของพวกเขา ไฮโดรเนียมไอออน (H)₃O⁺) ตัวอย่างเช่นมี pKa เป็น -1.74 โดยทั่วไปแล้วกรดแก่มี pKa ที่มีค่าลบมากกว่า -1.74 และดังนั้นจึงมีกรดมากกว่า H₃O⁺.

pKa แสดงออกอย่างชัดเจนถึงแนวโน้มของการแตกตัวของกรด ยิ่งมีค่าต่ำเท่าไรกรดก็จะยิ่งรุนแรงและรุนแรงยิ่งขึ้นเท่านั้น ด้วยเหตุนี้จึงสะดวกในการแสดงความแข็งแรงสัมพัทธ์ของกรดด้วยค่าของ pKa.

การกร่อน

โดยทั่วไปแล้วกรดแก่จัดอยู่ในประเภทกัดกร่อน อย่างไรก็ตามมีข้อยกเว้นสำหรับสมมติฐานนี้.

ยกตัวอย่างเช่นกรดไฮโดรฟลูออริกเป็นกรดอ่อน แต่ก็มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงและสามารถย่อยสลายกระจกได้ ด้วยเหตุนี้จึงต้องมีการจัดการในขวดพลาสติกและที่อุณหภูมิต่ำ.

ในทางกลับกันกรดที่แข็งแกร่งเช่น carborane super acid ซึ่งแม้จะแข็งแกร่งกว่ากรดซัลฟูริกหลายล้านเท่า แต่ก็ไม่กัดกร่อน.

ปัจจัยที่ส่งผลต่อความแข็งแรงของคุณ

อิเลคโตรเนกาติวีตี้ของฐานคอนจูเกต

เมื่อการเลื่อนไปทางขวาเกิดขึ้นในช่วงเวลาของตารางธาตุค่าลบขององค์ประกอบที่ประกอบกันเป็นฐานคอนจูเกตจะเพิ่มขึ้น.

การสังเกตของคาบที่ 3 ของตารางธาตุแสดงให้เห็นว่าคลอรีนนั้นมีอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่าซัลเฟอร์.

นี่คือความจริงที่ว่ากรดไฮโดรคลอริกมีความแข็งแรงกว่ากรดซัลฟิวริกและกรดไฮโดรคลอริกหลังจะดีกว่า.

โดยการเพิ่มอิเลคโตรเนกาติวีตี้ของฐานคอนจูเกตของกรดจะเพิ่มความเสถียรของฐานและลดแนวโน้มที่จะจัดกลุ่มใหม่ด้วยไฮโดรเจนเพื่อสร้างกรดใหม่.

อย่างไรก็ตามปัจจัยอื่น ๆ จะต้องได้รับการพิจารณาเนื่องจากสิ่งนี้ไม่ได้ชี้ขาด.

รัศมีฐาน Conjugated

ความแข็งแรงของกรดขึ้นอยู่กับรัศมีของฐานคอนจูเกต การสังเกตกลุ่ม VIIA ของตารางธาตุ (ฮาโลเจน) แสดงว่ารัศมีอะตอมมิกขององค์ประกอบที่ประกอบเป็นกลุ่มมีความสัมพันธ์ดังต่อไปนี้: I> Br> Cl> F.

นอกจากนี้กรดที่อยู่ในรูปแบบยังคงมีความแข็งแรงของกรดที่ลดลง:

HI> HBr> HCl> HF

โดยสรุปการเพิ่มรัศมีอะตอมขององค์ประกอบของตารางกลุ่มเดียวกันจะเพิ่มความแข็งแรงของกรดในรูปแบบเดียวกันในทิศทางเดียวกัน.

นี่คือคำอธิบายในการลดลงของพันธบัตร H-Ac โดยการทับซ้อนกันไม่ดีของขนาดอะตอมที่ไม่เท่ากัน.

จำนวนอะตอมออกซิเจน

ความแข็งแรงของกรดภายในชุดออกไซด์นั้นขึ้นอยู่กับจำนวนของอะตอมออกซิเจนในฐานคอนจูเกต.

โมเลกุลที่มีจำนวนออกซิเจนอะตอมสูงสุดเป็นสปีชีส์ที่มีความเป็นกรดมากขึ้น ตัวอย่างเช่นกรดไนตริก (HNO)₃) เป็นกรดที่แข็งแกร่งกว่ากรดไนตรัส (HNO)₂).

ในทางกลับกันกรดเปอร์คลอริก (HClO)₄) เป็นกรดที่แข็งแกร่งกว่ากรดคลอริก (HClO₃) และสุดท้ายกรดไฮโปคลอรัส (HClO) เป็นกรดความแรงต่ำที่สุดในซีรีส์.

ตัวอย่าง

กรดที่แข็งแกร่งสามารถเป็นตัวอย่างในการลดความแข็งแรงของกรดด้านล่าง: HI> HBr> HClO₄ > HCl> H₂SW₄ > CH₃C₆H₄SO₃H (กรดโทลูอีนซัลโฟนิค)> HNO₃.

ทั้งหมดของพวกเขาและคนอื่น ๆ ที่ได้รับการกล่าวถึงเป็นตัวอย่างของกรดแก่.

HI นั้นแข็งแกร่งกว่า HBr เพราะพันธะ H-I นั้นแตกง่ายกว่าเพราะอ่อนแอ HBr เกินความเป็นกรด HClO₄ เพราะแม้จะมีเสถียรภาพที่ดีของประจุลบ ClO₄^- โดยการย้ายประจุลบออกพันธบัตร H-Br ยังคงอ่อนแอกว่า O-link₃ClO-H.

อย่างไรก็ตามสถานะของออกซิเจนสี่อะตอมจะกลับสู่ HClO₄ มีกรดมากกว่า HCl ซึ่งไม่มีออกซิเจน.

ถัดไป HCl นั้นแข็งแกร่งกว่า H₂SW₄ เพราะอะตอม Cl นั้นเป็นอิเลคโตรเนกาติตีมากกว่าอะตอมกำมะถัน และ H₂SW₄ ในทางกลับกันมันเกินความเป็นกรดถึงCH₃C₆H₄SO₃Hซึ่งมีอะตอมออกซิเจนน้อยกว่าหนึ่งและพันธะที่เก็บไฮโดรเจนด้วยกันก็มีขั้วน้อยกว่า.

ในที่สุด HNO₃ เป็นจุดอ่อนที่สุดของทั้งหมดที่มีอะตอมไนโตรเจนช่วงที่สองของตารางธาตุ.

การอ้างอิง

1. มหาวิทยาลัย Shmoop (2018) คุณสมบัติที่กำหนดความแรงของกรด ดึงมาจาก: shmoop.com
2. หนังสือวิกิ (2018) เคมีทั่วไป / คุณสมบัติและทฤษฎีของกรดและเบส สืบค้นจาก: en.wikibooks.org
3. ข้อมูลกรด (2018) กรดไฮโดรคลอริก: คุณสมบัติและการใช้งานของโซลูชันนี้ ดึงมาจาก: acidos.info
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 มิถุนายน 2018) นิยามกรดและตัวอย่างที่แข็งแกร่ง ดึงมาจาก thinkco.com
5. Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (8th ed.) CENGAGE การเรียนรู้.