กรดลักษณะและตัวอย่าง

กรด เป็นสารประกอบที่มีแนวโน้มสูงในการบริจาคโปรตอนหรือรับอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ มีคำจำกัดความหลายอย่าง (Bronsted, Arrhenius, Lewis) ที่ระบุคุณสมบัติของกรดและแต่ละชนิดจะถูกเติมเต็มเพื่อสร้างภาพลักษณ์ระดับโลกของสารประกอบชนิดนี้.

จากมุมมองก่อนหน้านี้สารที่รู้จักทั้งหมดอาจมีสภาพเป็นกรดได้ แต่จะมีเพียงสารที่โดดเด่นเหนือสิ่งอื่นเท่านั้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง: ถ้าสารนั้นเป็นผู้บริจาคโปรตอนที่อ่อนแอมากเมื่อเทียบกับน้ำตัวอย่างเช่นอาจกล่าวได้ว่ามันไม่ใช่กรด.

ถ้าเป็นเช่นนั้นกรดและแหล่งธรรมชาติของพวกมันคืออะไร? ตัวอย่างทั่วไปของพวกมันสามารถพบได้ในผลไม้หลายชนิดเช่นผลไม้รสเปรี้ยว น้ำมะนาวมีรสชาติที่เป็นเอกลักษณ์เนื่องจากกรดซิตริกและส่วนประกอบอื่น ๆ.

ลิ้นสามารถตรวจจับการมีอยู่ของกรดได้เช่นเดียวกับรสชาติอื่น ๆ ขึ้นอยู่กับระดับความเป็นกรดของสารประกอบดังกล่าวรสชาติจะไม่สามารถทนได้ ด้วยวิธีนี้ลิ้นทำหน้าที่เป็นเครื่องวัดทางประสาทสัมผัสของความเข้มข้นของกรดโดยเฉพาะความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน (H)₃O⁺).

ในทางกลับกันกรดไม่เพียง แต่พบในอาหาร แต่ยังอยู่ในสิ่งมีชีวิตด้วย ในทำนองเดียวกันดินมีสารที่สามารถระบุลักษณะเป็นกรด; ดังกล่าวเป็นกรณีของอลูมิเนียมและไอออนบวกอื่น ๆ ของโลหะ.

ดัชนี

• 1 ลักษณะของกรด
  • 1.1 พวกเขามีไฮโดรเจนที่ไม่ดีในความหนาแน่นของอิเล็กตรอน
  • 1.2 ความแข็งแกร่งหรือความเป็นกรดคงที่
  • 1.3 มันมีฐานคอนจูเกตที่เสถียรมาก
  • 1.4 สามารถมีประจุบวก
  • 1.5 วิธีแก้ปัญหาของคุณมีค่า pH น้อยกว่า 7
• 2 ตัวอย่างของกรด
  • 2.1 ไฮโดรเจนเฮไลด์
  • 2.2 Oxoacids
  • 2.3 กรดซุปเปอร์
  • 2.4 กรดอินทรีย์
• 3 อ้างอิง

ลักษณะของกรด

สารประกอบชนิดใดที่ต้องมีตามคำจำกัดความที่มีอยู่เพื่อพิจารณาว่าเป็นกรด?

จะต้องสามารถสร้างไอออน H⁺ และโอ้^- เมื่อละลายในน้ำ (Arrhenius) จะต้องบริจาคโปรตอนให้กับสายพันธุ์อื่นอย่างง่ายดาย (บรอนสเตด) หรือในที่สุดมันจะต้องสามารถรับอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ถูกตั้งข้อหาในทางลบ (ลูอิส).

อย่างไรก็ตามคุณสมบัติเหล่านี้มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับโครงสร้างทางเคมี ดังนั้นการเรียนรู้ที่จะวิเคราะห์มันสามารถสรุปความแข็งแกร่งของความเป็นกรดหรือสารประกอบสองชนิดที่สองเป็นกรดมากที่สุด.

พวกเขามีไฮโดรเจนที่ไม่ดีในความหนาแน่นของอิเล็กตรอน

สำหรับโมเลกุลมีเธน CH₄, ไม่มีไฮโดรเจนของมันแสดงถึงการขาดทางอิเล็กทรอนิกส์ นี่เป็นเพราะความแตกต่างของอิเล็กโตรเนกาติวีระหว่างคาร์บอนกับไฮโดรเจนนั้นน้อยมาก แต่ถ้าหนึ่งในอะตอม H ถูกแทนที่ด้วยหนึ่งของฟลูออรีนแล้วก็จะมีการเปลี่ยนแปลงที่โดดเด่นในช่วงเวลาไดโพล: H₂เอฟซี-H.

H เขาพบว่าการเคลื่อนที่ของเมฆอิเล็กทรอนิกส์ไปยังอะตอมที่อยู่ติดกันซึ่งเชื่อมโยงกับ F ซึ่งเท่ากับδ + จะเพิ่มขึ้น ถ้า H อีกอันถูกแทนที่ด้วย F อีกโมเลกุลก็จะยังคงอยู่เหมือนเดิม: HF₂C-H.

ตอนนี้δ + ยิ่งใหญ่กว่าเนื่องจากเป็นสองอะตอมของ F ที่มีอิเลคโตรเนกาติตี้สูงซึ่งจะลดความหนาแน่นของอิเล็กตรอนจาก C และที่ตามมาที่ H. หากกระบวนการทดแทนดำเนินต่อไปในที่สุดก็จะได้รับ: F₃C-H.

ในโมเลกุลสุดท้ายนี้ H มันนำเสนออันเป็นผลมาจากสามอะตอมของ F ที่อยู่ใกล้เคียงซึ่งเป็นข้อบกพร่องทางอิเล็กทรอนิกส์ที่มีเครื่องหมาย δ + นี้ไม่ได้สังเกตว่าสปีชี่ใด ๆ ที่อุดมไปด้วยอิเล็กตรอนสามารถตัดสิ่งนี้ได้ H และด้วยวิธีนี้เอฟ₃CH จะถูกเรียกเก็บเงินทางลบ:

F₃C-H + : ไม่มี^- (ชนิดลบ) => F₃C:^- + Hยังไม่มีข้อความ

สมการทางเคมีข้างต้นสามารถพิจารณาได้ในวิธีนี้: F₃CH บริจาคโปรตอน (H⁺, H เมื่อแยกออกจากโมเลกุล) a: N; หรือ F₃CH ได้รับอิเล็กตรอนหนึ่งคู่จาก H บริจาคให้คู่หลังอีกคู่หนึ่งจาก: N^-.

ความแข็งแรงหรือความเป็นกรดคงที่

F เท่าไหร่₃C:^- มีอยู่ในการละลายหรือไม่ หรือว่ามีโมเลกุล F กี่ตัว₃CH สามารถบริจาคไฮโดรเจนไฮโดรเจนให้แก่ N ได้หรือไม่? เพื่อตอบคำถามเหล่านี้จำเป็นต้องกำหนดความเข้มข้นของ F₃C:^- หรือจาก HN และโดยใช้สมการทางคณิตศาสตร์เพื่อสร้างค่าตัวเลขที่เรียกว่าค่าความเป็นกรดคงที่ Ka.

ในขณะที่โมเลกุล F มากขึ้น₃C:^- หรือ HN เกิดขึ้นกรดมากขึ้นจะเป็น F₃CH และใหญ่กาของคุณ ด้วยวิธีนี้ Ka ช่วยชี้แจงปริมาณซึ่งสารประกอบที่เป็นกรดนั้นมีความเป็นกรดมากกว่าสารอื่น และในทำนองเดียวกันจะทิ้งเป็นกรดพวกกาที่มีลำดับน้อยมาก.

Ka บางตัวมีค่าประมาณ 10^-1 และ 10^-5, และอื่น ๆ ค่าที่น้อยกว่าเป็นล้านเช่น 10^-15 และ 10^-35. อาจกล่าวได้ว่าหลังมีค่าคงที่ของกรดเป็นกรดอ่อนมากและสามารถละทิ้งเช่นนี้.

ดังนั้นโมเลกุลใดต่อไปนี้ที่มีค่า Ka สูงสุด: CH₄, CH₃F, CH₂F₂ หรือ CHF₃? คำตอบอยู่ที่การขาดความหนาแน่นทางอิเลกทรอนิกส์, δ +, ในไฮโดรเจนของเดียวกัน.

วัด

แต่เกณฑ์สำหรับการวัดค่ากามาตรฐานคืออะไร ค่าของมันอาจแตกต่างกันอย่างมากขึ้นอยู่กับชนิดที่จะได้รับ H⁺. ตัวอย่างเช่นถ้า: N เป็นฐานที่แข็งแกร่ง Ka จะมีขนาดใหญ่ แต่ถ้าตรงกันข้ามมันเป็นฐานที่อ่อนแอมาก Ka จะเล็ก.

การตรวจวัดกาทำโดยใช้ค่าที่พบมากที่สุดและอ่อนแอที่สุดของทุกเบส (และกรด): น้ำ ขึ้นอยู่กับระดับการบริจาคของ H⁺ กับโมเลกุล H₂หรือที่25ºCและที่ความดันบรรยากาศหนึ่งจะกำหนดเงื่อนไขมาตรฐานเพื่อหาค่าคงที่ของกรดสำหรับสารประกอบทั้งหมด.

จากนี้จะเกิดรายการของตารางของค่าคงที่ความเป็นกรดสำหรับสารประกอบจำนวนมากทั้งอนินทรีย์และอินทรีย์.

มันมีฐานคอนจูเกตที่เสถียรมาก

กรดมีโครงสร้างทางเคมีของพวกเขาอะตอมหรือหน่วยที่มีอิเลคโตรเนกาติตีมาก (อะโรเมติกริง) ที่ดึงดูดความหนาแน่นทางอิเลคทรอนิกส์ของไฮโดรเจนที่อยู่รอบ ๆ.

เมื่อมีการบริจาคโปรตอนกรดจะเปลี่ยนเป็นฐานผัน (conjugate base) นั่นคือสปีชีส์ลบที่สามารถยอมรับ H ได้⁺ หรือบริจาคอิเล็กตรอนหนึ่งคู่ ในตัวอย่างของโมเลกุล CF₃H ฐานคอนจูเกตคือ CF₃^-:

CF₃^- + HN <=> CHF₃ + : ไม่มี^-

ถ้า CF₃^- มันเป็นฐานผันที่มั่นคงมากความสมดุลจะถูกแทนที่ไปทางซ้ายมากกว่าทางด้านขวา ยิ่งมีความเสถียรของกรดมากขึ้นเท่าไหร่ปฏิกิริยาก็จะยิ่งมีความเป็นกรดมากขึ้นเท่านั้น.

จะรู้ได้อย่างไรว่าพวกมันมีเสถียรภาพแค่ไหน? ทุกอย่างขึ้นอยู่กับวิธีที่คุณจัดการกับประจุลบใหม่ หากพวกเขาสามารถย้ายที่ตั้งหรือกระจายความหนาแน่นของอิเล็กทรอนิกส์ที่เพิ่มขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพจะไม่สามารถใช้ในการสร้างการเชื่อมโยงกับฐาน H.

พวกเขาสามารถมีประจุบวก

ไม่ใช่กรดทั้งหมดที่มีไฮโดรเจนที่มีข้อบกพร่องทางอิเล็กทรอนิกส์ แต่พวกมันยังสามารถมีอะตอมอื่นที่สามารถรับอิเล็กตรอนได้โดยมีประจุเป็นบวกหรือไม่ก็ได้.

เป็นอย่างไรบ้าง? ตัวอย่างเช่นในโบรอนไตรฟลูออไรด์ BF₃, อะตอมของ B ขาดเวเลนซ์หนึ่งกลุ่มดังนั้นมันจึงสามารถสร้างพันธะกับอะตอมใด ๆ ที่ให้อิเล็กตรอนหนึ่งคู่ ถ้าประจุลบ F^- ในบริเวณใกล้เคียงจะเกิดปฏิกิริยาเคมีดังต่อไปนี้:

BF₃ + F^- => BF₄^-

ในทางกลับกันโลหะที่เป็นโลหะอิสระเช่นอัล³⁺, สังกะสี²⁺, นา⁺, เป็นต้นถือว่าเป็นกรดเนื่องจากจากสภาพแวดล้อมของพวกมันพวกมันสามารถยอมรับการเชื่อมโยง (การประสานงาน) ของสปีชีส์ที่อุดมด้วยอิเล็กตรอน พวกมันก็ทำปฏิกิริยากับไอออนของ OH^- การตกตะกอนเป็นไฮดรอกไซด์โลหะ:

สังกะสี²⁺(ac) + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(S)

ทั้งหมดนี้เรียกว่ากรดลูอิสในขณะที่โปรตอนที่บริจาคคือกรดบรอนสเตด.

โซลูชันของคุณมีค่า pH น้อยกว่า 7

โดยเฉพาะอย่างยิ่งกรดที่ละลายในตัวทำละลายใด ๆ (ซึ่งไม่ได้ทำให้เป็นกลางอย่างเห็นได้ชัด) สร้างโซลูชันที่มีค่าความเป็นกรดต่ำกว่า 3 แม้ว่าต่ำกว่า 7 ถือว่าเป็นกรดที่อ่อนแอมาก.

สิ่งนี้สามารถตรวจสอบได้โดยการใช้ตัวบ่งชี้ที่เป็นกรดเช่นฟีนอฟทาลีนตัวบ่งชี้สากลหรือน้ำกะหล่ำปลีสีม่วง สารประกอบที่เปลี่ยนสีให้เป็นค่าความเป็นกรด - ด่างต่ำจะได้รับการบำบัดด้วยกรด นี่คือหนึ่งในการทดสอบที่ง่ายที่สุดเพื่อกำหนดสถานะที่เหมือนกัน.

เช่นเดียวกันสามารถทำได้สำหรับตัวอย่างดินที่แตกต่างกันจากส่วนต่าง ๆ ของโลกดังนั้นการกำหนดค่าพีเอชของพวกเขาไปพร้อมกับตัวแปรอื่น ๆ ลักษณะพวกเขา.

และสุดท้ายกรดทุกชนิดมีรสเปรี้ยวตราบใดที่พวกมันไม่ได้มีความเข้มข้นเท่ากับการเผาไหม้เนื้อเยื่อของลิ้นอย่างถาวร.

ตัวอย่างของกรด

ไฮโดรเจนเฮไลด์

ไฮโดรเจนเฮไลด์ทั้งหมดเป็นสารประกอบที่เป็นกรดโดยเฉพาะเมื่อละลายในน้ำ:

-HF (กรดไฮโดรฟลูออริก).

-HCl (กรดไฮโดรคลอริก).

-HBr (กรด hydrobromic).

-HI (กรด yodic).

oxoacids

กรด Oxo เป็นรูปแบบ protoated ของ oxoanions:

HNO₃ (กรดไนตริก).

H₂SW₄ (กรดกำมะถัน).

H₃PO₄ (กรดฟอสฟอริก).

HClO₄ (กรดเปอร์คลอริก).

กรดซุปเปอร์

กรดซุปเปอร์คือส่วนผสมของกรดบรอนสเตดและกรดลูอิสที่แข็งแกร่ง เมื่อผสมกันแล้วจะก่อให้เกิดโครงสร้างที่ซับซ้อนซึ่งตามการศึกษาบางอย่าง⁺ "กระโดด" ภายในพวกเขา.

พลังการกัดกร่อนของมันนั้นแข็งแกร่งกว่า H หลายพันล้านเท่า₂SW₄ จดจ่อ พวกมันถูกใช้เพื่อแตกโมเลกุลขนาดใหญ่ที่มีอยู่ในน้ำมันดิบในโมเลกุลที่เล็กกว่าและแตกแขนงและมีมูลค่าทางเศรษฐกิจเพิ่มขึ้นอย่างมาก.

-BF₃/ HF

-SBF₅/ HF

-SBF₅/ HSO₃F

-CF₃SW₃H

กรดอินทรีย์

กรดอินทรีย์มีลักษณะโดยมีกลุ่มคาร์บอกซิลิก (COOH) หนึ่งกลุ่มขึ้นไปและในหมู่พวกเขาคือ:

-กรดซิตริก (มีอยู่ในผลไม้มากมาย)

-กรดมาลิก (จากแอปเปิ้ลเขียว)

-กรดอะซิติก (จากน้ำส้มสายชูในเชิงพาณิชย์)

-กรดบิวริก (จากเนยหืน)

-กรดทาร์ทาริก (จากไวน์)

-และตระกูลของกรดไขมัน.

การอ้างอิง

1. Torrens H. กรดและเบสแข็งและอ่อน [PDF] นำมาจาก: depa.fquim.unam.mx
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 พฤษภาคม 2018) ชื่อของ 10 กรดทั่วไป ดึงมาจาก: thoughtco.com
3. Chempages Netorials. กรดและเบส: โครงสร้างโมเลกุลและพฤติกรรม. นำมาจาก: chem.wisc.edu
4. Deziel, Chris (27 เมษายน 2018) ลักษณะทั่วไปของกรดและเบส Sciencing สืบค้นจาก: sciencing.com
5. ศูนย์คอมพิวเตอร์พิตต์สเบิร์ก (PSC) (25 ตุลาคม 2543) ดึงจาก: psc.edu.