Κατάλογος Ισχυρών και Ασθενών Οξέων

Τα ισχυρά και αδύναμα οξέα είναι σημαντικά να γνωρίζουμε τόσο για το μάθημα της χημείας όσο και για χρήση στο εργαστήριο. Υπάρχουν πολύ λίγα ισχυρά οξέα, επομένως ένας από τους ευκολότερους τρόπους για να ξεχωρίσετε τα ισχυρά και τα αδύναμα οξέα είναι να απομνημονεύσετε τη σύντομη λίστα των ισχυρών. Οποιοδήποτε άλλο οξύ θεωρείται ασθενές οξύ.

Βασικά Takeaways

• Τα ισχυρά οξέα διασπώνται πλήρως στα ιόντα τους στο νερό, ενώ τα αδύναμα οξέα διασπώνται μόνο εν μέρει.
• Υπάρχουν μόνο λίγα (7) ισχυρά οξέα, έτσι πολλοί άνθρωποι επιλέγουν να τα απομνημονεύσουν. Όλα τα άλλα οξέα είναι αδύναμα.
• Τα ισχυρά οξέα είναι το υδροχλωρικό οξύ, το νιτρικό οξύ, το θειικό οξύ, το υδροβρωμικό οξύ, το υδροϊωδικό οξύ, το υπερχλωρικό οξύ και το χλωρικό οξύ.
• Το μόνο ασθενές οξύ που σχηματίζεται από την αντίδραση μεταξύ υδρογόνου και αλογόνου είναι το υδροφθορικό οξύ (HF). Ενώ τεχνικά είναι ασθενές οξύ, το υδροφθορικό οξύ είναι εξαιρετικά ισχυρό και εξαιρετικά διαβρωτικό.

Ισχυρά οξέα

Τα ισχυρά οξέα διασπώνται πλήρως στα ιόντα τους στο νερό, αποδίδοντας ένα ή περισσότερα πρωτόνια (κατιόντα υδρογόνου) ανά μόριο. Υπάρχουν μόνο 7 κοινά ισχυρά οξέα.

• HCl - υδροχλωρικό οξύ
• HNO₃ - νιτρικό οξύ
• H₂ SO₄ - θειικό οξύ (HSO₄ είναι ασθενές οξύ)
• HBr - υδροβρωμικό οξύ
• HI - υδροϊωδικό οξύ
• HClO₄ - υπερχλωρικό οξύ
• HClO₃ - χλωρικό οξύ

Παραδείγματα αντιδράσεων ιονισμού περιλαμβάνουν:

HCl → H + Cl

HNO₃ → H + ΟΧΙ₃

H₂ SO₄ → 2H + SO₄

Σημειώστε την παραγωγή θετικά φορτισμένων ιόντων υδρογόνου και επίσης το βέλος αντίδρασης, το οποίο δείχνει μόνο προς τα δεξιά. Όλο το αντιδρών (οξύ) ιονίζεται σε προϊόν.

Ασθενή Οξέα

Τα αδύναμα οξέα δεν διασπώνται πλήρως στα ιόντα τους στο νερό. Για παράδειγμα, το HF διασπάται στα ιόντα H και F στο νερό, αλλά ένα μέρος του HF παραμένει σε διάλυμα, επομένως δεν είναι ισχυρό οξύ. Υπάρχουν πολύ περισσότερα αδύναμα οξέα από τα ισχυρά οξέα. Τα περισσότερα οργανικά οξέα είναι αδύναμα οξέα. Ακολουθεί μια μερική λίστα, ταξινομημένη από το ισχυρότερο προς το πιο αδύναμο.

• HO₂ C₂ O₂ Η - οξαλικό οξύ
• H₂ SO₃ - θειικό οξύ
• HSO₄ - υδροθειικό ιόν
• H₃ PO₄ - φωσφορικό οξύ
• HNO₂ - νιτρώδες οξύ
• HF - υδροφθορικό οξύ
• HCO₂ H - μεθανοϊκό οξύ
• C₆ H₅ COOH - βενζοϊκό οξύ
• CH₃ COOH - οξικό οξύ
• HCOOH - μυρμηκικό οξύ

Τα αδύναμα οξέα ιονίζονται ατελώς. Ένα παράδειγμα αντίδρασης είναι η διάσταση του αιθανοϊκού οξέος στο νερό για την παραγωγή κατιόντων υδροξονίου και αιθανοϊκών ανιόντων:

CH₃ COOH + H₂ O ⇆ H₃ O + CH₃ COO

Σημειώστε ότι το βέλος της αντίδρασης στη χημική εξίσωση δείχνει και τις δύο κατευθύνσεις. Μόνο το 1% περίπου του αιθανοϊκού οξέος μετατρέπεται σε ιόντα, ενώ το υπόλοιπο είναι αιθανοϊκό οξύ. Η αντίδραση προχωρά και προς τις δύο κατευθύνσεις. Η αντίδραση πίσω είναι πιο ευνοϊκή από την προς τα εμπρός αντίδραση, επομένως τα ιόντα αλλάζουν εύκολα σε ασθενές οξύ και νερό.

Διάκριση μεταξύ ισχυρών και αδύναμων οξέων

Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη σταθερά όξινης ισορροπίας K_a ή pK_a για να προσδιορίσετε εάν ένα οξύ είναι ισχυρό ή αδύναμο. Τα ισχυρά οξέα έχουν υψηλό K_a ή μικρό pK_a τιμές, τα αδύναμα οξέα έχουν πολύ μικρό K_a τιμές ή μεγάλα pK_a τιμές.

Ισχυροί και Αδύναμοι Vs. Συμπυκνώνεται και αραιώνεται

Προσέξτε να μην συγχέετε τους όρους δυνατό και αδύναμο με συμπυκνωμένο και αραιό. Συμπυκνωμένο οξύ είναι αυτό που περιέχει μικρή ποσότητα νερού. Με άλλα λόγια, το οξύ είναι συμπυκνωμένο. Ένα αραιό οξύ είναι ένα όξινο διάλυμα που περιέχει πολύ διαλύτη. Εάν έχετε 12 M οξικό οξύ, είναι συμπυκνωμένο, αλλά εξακολουθεί να είναι ασθενές οξύ. Ανεξάρτητα από το πόσο νερό αφαιρέσετε, αυτό θα είναι αλήθεια. Από την άλλη πλευρά, ένα διάλυμα HCl 0,0005 M είναι αραιό, αλλά εξακολουθεί να είναι ισχυρό.

Strong Vs. Διαβρωτικό

Μπορείτε να πίνετε αραιωμένο οξικό οξύ (το οξύ που βρίσκεται στο ξύδι), αλλά αν πίνετε την ίδια συγκέντρωση θειικού οξέος θα σας προκαλούσε χημικό έγκαυμα. Ο λόγος είναι ότι το θειικό οξύ είναι πολύ διαβρωτικό, ενώ το οξικό οξύ δεν είναι τόσο ενεργό. Ενώ τα οξέα τείνουν να είναι διαβρωτικά, τα ισχυρότερα υπεροξέα (καρβοράνια) στην πραγματικότητα δεν είναι διαβρωτικά και θα μπορούσαν να τα κρατήσετε στα χέρια σας. Το υδροφθορικό οξύ, ενώ είναι ασθενές οξύ, θα περνούσε από το χέρι σας και θα επιτεθεί στα οστά σας.

Πηγές

• Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2004). Ανόργανη Χημεία (2η έκδ.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-039913-7.
• Porterfield, William W. (1984). Ανόργανη Χημεία. Άντισον-Γουέσλι. ISBN 0-201-05660-7.
• Trummal, Aleksander; Lipping, Lauri; et al. (2016). «Οξύτητα ισχυρών οξέων στο νερό και διμεθυλοσουλφοξείδιο». J. Phys. Chem. Α . 120 (20):3663–3669. doi:10.1021/acs.jpca.6b02253