Δύναμη οξέος – Σειρά, Διάγραμμα, Τάσεις &Παράγοντες που Επηρεάζουν

Πρέπει να έχετε διαβάσει για οξέα και βάσεις. Έχετε επίσης διαβάσει τους όρους όπως ισχυρό ή ασθενές οξύ ή βάση, συμπυκνωμένο ή αραιωμένο οξύ ή βάση. Γνωρίζετε όμως τη διαφορά μεταξύ ισχυρού και συμπυκνωμένου οξέος ή βάσης; Τι κάνει ένα οξύ ή μια βάση ισχυρή; Τι καθορίζει την οξεοβασική αντοχή; Γνωρίζετε τον τύπο για τον υπολογισμό της ισχύος ενός οξέος ή μιας βάσης;

Αυτό το άρθρο αφορά την αντοχή οξέος-βάσης. Εάν θέλετε να μάθετε για την ισχύ του οξέος και της βάσης ή τη φόρμουλα αντοχής οξέος, διαβάστε αυτό το άρθρο μέχρι το τέλος.

Τι εννοείτε με τον όρο Ισχύς οξέος και βάσης;

Γενικά, δύναμη σημαίνει την ικανότητα ενός αντικειμένου να κρατά μεγάλα βάρη ή να μην καταστραφεί ή να σπάσει εύκολα. Ο ορισμός της αντοχής οξέος-βάσης είναι παρόμοιος με αυτόν στη Χημεία.

Ορισμός αντοχής οξέος-βάσης:

Σύμφωνα με τον Bronsted-Lowry, ο ορισμός του οξέος και της βάσης αφορά την τάση απώλειας και αποδοχής ιόντων Η ή πρωτονίων. Η ισχύς του οξέος είναι η εκτίμηση της ικανότητας του οξέος να χάνει τα πρωτόνια ή τα ιόντα Η. Όσο πιο εύκολη είναι η αφαίρεση ή η απώλεια του Η, τόσο ισχυρότερο είναι το οξύ. Ομοίως, η ισχύς της βάσης εκτιμά την ικανότητα της βάσης να δέχεται πρωτόνια ή ιόντα Η. Όσο πιο εύκολα γίνεται η αποδοχή ή η προσθήκη του Η, τόσο ισχυρότερη είναι η βάση. Ας υποθέσουμε ότι ο χημικός τύπος ΗΑ αντιπροσωπεύει ένα οξύ. Διαχωρίζεται σε Η, το πρωτόνιο ή κατιόν, και το Α, ένα ανιόν. Δίνεται από μια χημική εξίσωση ως

HA → H + A

Σημεία που πρέπει να θυμάστε:

Η ισχύς ενός ανόργανου οξέος εξαρτάται από την κατάσταση οξείδωσης του ατόμου στην οποία μπορεί να προσκολληθεί το πρωτόνιο.
Η ισχύς του οξέος εξαρτάται από τον διαλύτη. Για παράδειγμα, το υδροχλώριο, δηλαδή το HCl, είναι ένα ισχυρό οξύ σε ένα υδατικό διάλυμα. Αλλά, όταν διαλύεται σε παγόμορφο οξικό οξύ, είναι ασθενές οξύ.

Τι είναι τα ισχυρά και αδύναμα οξέα;

Με βάση τη διάσπαση των οξέων σε ιόντα, ταξινομούνται σε δύο τύπους, δηλαδή σε ισχυρά και αδύναμα οξέα.

1. Ισχυρά οξέα:

Ένα ισχυρό οξύ είναι ένα είδος οξέος που διασπάται σύμφωνα με την παρακάτω αντίδραση:

HA + S ⇌ SH + A

Για παράδειγμα, HCl + H₂ O → H₃ O + ClHere, το S αντιπροσωπεύει ένα μόριο διαλύτη όπως ένα μόριο νερού. Τα επτά πιο κοινά παραδείγματα ισχύος ισχυρού οξέος είναι το νιτρικό οξύ (HNO₃ ), υδροχλωρικό οξύ (HCl), υδροβρωμικό οξύ (HBr), θειικό οξύ (H₂ SO₄ ), υπερχλωρικό οξύ (HClO₄ ), υδροϊωδικό οξύ (HI) και χλωρικό οξύ (HClO₃ ).

2. Ασθενή οξέα:

Ένα ασθενές οξύ είναι ένα είδος οξέος που δεν διασπάται πλήρως όταν διαλύεται σε έναν διαλύτη. Η ακόλουθη αντίδραση το δίνει:

HA ⇌ H + A

Ο διαλύτης, όπως και το νερό, παραλείπει αυτόν τον ισχυρισμό όταν η συγκέντρωσή του είναι είτε χαμηλή είτε λεπτά σταθερή με διάσταση οξέος. Μερικά πιο κοινά παραδείγματα αντοχής σε ασθενή οξύ είναι το οξαλικό οξύ (HO₂ C₂ O₂ Η), φωσφορικό οξύ (H₃ PO₄ ), υδροφθορικό οξύ (HF), βενζοϊκό οξύ (C₆). H₅ COOH), μεθανοϊκό οξύ (HCOOH) και οξικό οξύ (CH₃ COOH).

Σημείο που πρέπει να θυμάστε:

Όταν αντιδρά με νερό, ένα ισχυρό οξύ ιονίζεται 100% στο διάλυμα. Ένα ασθενές οξύ δύσκολα ιονίζεται στους διαλύτες και αφήνει μερικά αδιάσπαστα μόρια στο διάλυμα.

Διάσταση οξέων

Η ισχύς ενός ασθενούς οξέος υπολογίζεται από τη σταθερά διάστασης, K_a . Καθώς η ακόλουθη αντίδραση δίνει τη διάσταση ασθενούς οξέος, HA ⇌ H + A Η σταθερά διάστασης θα είναι K_a =[H][A] / [HA] Χρησιμοποιείται επίσης ως τύπος αντοχής οξέος. Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του K_a , τόσο ισχυρότερη είναι η ισχύς του οξέος και τόσο περισσότερος ιονισμός οξέος στο νερό. Ενώ όσο χαμηλότερη είναι η τιμή του K_a , τόσο πιο αδύναμο είναι το οξύ. Ως εκ τούτου, η ισχύς του οξέος γίνεται χαμηλή και σχηματίζονται λιγότερα ιόντα οξέος στο νερό.

Ο παρακάτω πίνακας είναι ένα διάγραμμα αντοχής οξέος-βάσης σύμφωνα με την τιμή Ka τους. Παραδείγματα αντοχής οξέος αναφέρονται επίσης σε αυτό το διάγραμμα.

K _α Τιμή	Όνομα οξέος	Όνομα βάσης
Μεγάλο	Περχλωρικό οξύ	Περχλωρικό ιόν
3,2 x 10	Υδροϊωδικό οξύ	Ιωδίδιο
1,3 x 10	Υδροχλωρικό οξύ	Χλώριο
1,0 x 10	Θειικό οξύ	Ιόν θειικού υδρογόνου
2,4 x 10	Νιτρικό οξύ	Νιτρικό ιόν
5,4 x 10	Οξαλικό οξύ	Ιόν οξαλικού υδρογόνου
7,1 x 10	Φωσφορικό οξύ	Δισόξινο φωσφορικό ιόν
1,8 x 10	Μεθανοϊκό οξύ	Μεθανοϊκό ιόν
6,3 x 10	Βενζοϊκό οξύ	Βενζοϊκό ιόν

Παράγοντες που επηρεάζουν την ισχύ του οξέος

Διάφοροι παράγοντες επηρεάζουν την όξινη ισχύ ενός οξέος στο διάλυμα του διαλύτη. Μερικά από αυτά είναι

1. Ισχύς δεσμού

Η ισχύς του οξέος υπολογίζεται με βάση τις σταθερές διάστασης και το pK_a αξίες. Γενικά, η διάσταση των οξέων δίνεται από την ακόλουθη χημική εξίσωση, HA ⇌ H + ASo, η όξινη ισχύς του εξαρτάται από την ισχύ των δεσμών Η+ και Α. Επομένως, όσο ισχυρότερος είναι ο δεσμός μεταξύ Η και Α, τόσο μεγαλύτερη είναι η ενέργεια που απαιτείται για να σπάσει. Ως αποτέλεσμα, το οξύ γίνεται αδύναμο. Όσο πιο αδύναμος είναι ο δεσμός, τόσο μικρότερη είναι η ενέργεια που απαιτείται για τη διάσπαση του δεσμού. Ως εκ τούτου, το οξύ γίνεται ισχυρότερο και η ισχύς του οξέος αυξάνεται.

2. Πολικότητα δεσμού

Η ηλεκτραρνητικότητα των ατόμων καθορίζει κανονικά την πολικότητα του δεσμού. Όσο μικρότερο είναι το μέγεθος ενός ατόμου ή του ιόντος του, τόσο μεγαλύτερη είναι η τάση του να έλκει ζεύγη ηλεκτρονίων. Ας υποθέσουμε ότι ο δεσμός μεταξύ Η και Α είναι πολύ πολικός σε ένα οξύ. Σε αυτή την περίπτωση, το πρωτόνιο φεύγει εύκολα από το μόριο καθιστώντας το ισχυρό οξύ. Εάν η διαφορά ηλεκτραρνητικότητας είναι χαμηλή, το πρωτόνιο φεύγει από τον δεσμό με δυσκολία, καθιστώντας το οξύ αδύναμο.

3. Επαγωγική επίδραση

Το επαγωγικό αποτέλεσμα παίζει επίσης κρίσιμο ρόλο στην επίδραση της όξινης ισχύος ενός οξέος. Όσο μεγαλύτερη είναι η ηλεκτραρνητικότητα ενός ατόμου, τόσο περισσότερο τείνει να έλκει το ίδιο το ζεύγος ηλεκτρονίων. Ως αποτέλεσμα, εμφανίζεται πόλωση μεταξύ των ιόντων των μορίων. Ως εκ τούτου, γίνεται εύκολο για τα ιόντα Η ή τα πρωτόνια να απελευθερωθούν από τη λαβή του δεσμού. Επομένως, το οξύ γίνεται ισχυρό, και ως εκ τούτου, η ισχύς του οξέος αυξάνεται.

Διαταγές και τάσεις αντοχής οξέος

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η ισχύς του οξέος εξαρτάται από την πολικότητα και την ισχύ του δεσμού Η-Α και την επαγωγική επίδραση των ιόντων ή των ατόμων που υπάρχουν στο οξύ. Έτσι, διαφορετικά οξέα έχουν διαφορετική ισχύ οξέος ανάλογα με αυτούς τους παράγοντες. Η σειρά όξινης ισχύος σάς βοηθά να συγκρίνετε την ισχύ του δεσμού Η-Α που σχηματίζεται από τα στοιχεία του περιοδικού πίνακα της ίδιας ομάδας. Γενικά, σε ένα οξύ ΗΑ, το «Α» παίζει τον βασικό ρόλο στον καθορισμό της όξινης ισχύος του οξέος. Όταν μετακινείστε προς τα κάτω σε μια ομάδα, το μέγεθος του «Α» αυξάνεται. Έτσι, η αντοχή του δεσμού του Η-Α μειώνεται. Ως αποτέλεσμα, η ισχύς του οξέος αυξάνεται, καθιστώντας το οξύ ισχυρό. Για παράδειγμα, η ισχύς οξέος της οικογένειας αλογόνου είναι HF

Συμπέρασμα

Είστε καλά ενημερωμένοι για την ισχύ του οξέος και της βάσης από τις παραπάνω πληροφορίες. Συνάγεται το συμπέρασμα ότι τα επαγωγικά αποτελέσματα και η μετεγκατάσταση φορτίου επηρεάζουν σημαντικά τη βασικότητα ή την οξύτητα μιας ένωσης. Η ισχύς οξέος-βάσης ενός μορίου εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τους τύπους δεσμών που σχηματίζουν τα ιόντα του. Όσο πιο αδύναμος είναι ο δεσμός μεταξύ πρωτονίων και ανιόντων, τόσο πιο πιθανό είναι να διαχωρίσει τα ιόντα Η+. Επιπλέον, οποιοσδήποτε παράγοντας σταθεροποιεί το μοναχικό ζεύγος στη συζυγή βάση ευνοεί τη διάσταση του H+.

Συχνές ερωτήσεις

1. Τι κάνει ένα οξύ ισχυρό ή αδύναμο;

Ένα ισχυρό οξύ, το ΗΑ, διασπά τα ιόντα του όταν διαλύεται στο διάλυμα του διαλύτη. Επομένως, οι δεσμοί που συγκρατούν το Η και το Α μαζί πρέπει να είναι αδύναμοι. Ενώ σε ένα ασθενές οξύ, υπάρχουν μερικά αδιάσπαστα μόρια με ιόντα όταν διαλύονται στο διάλυμα του διαλύτη. Σημαίνει ότι οι δεσμοί που συνδέουν το Η και το Α είναι ισχυροί. Ως εκ τούτου, οι δεσμοί μεταξύ πρωτονίων και ανιόντων του οξέος αποφασίζουν εάν είναι ισχυρό ή ασθενές οξύ.

2. Ποιο είναι το πιο ισχυρό οξύ;

Α. Ένα ισχυρότερο οξύ με ισχύ οξέος υψηλότερη από το καθαρό θειικό οξύ ονομάζεται υπεροξύ. Το φθοροαντιμονικό οξύ είναι το πιο ισχυρό υπερ-οξύ, το οποίο είναι πολλές φορές πιο όξινο από το γαστρικό οξύ, με pH -31,3. Αλλά τα υπεροξέα καρβορανίου είναι το ισχυρότερο οξύ επειδή το φθοροαντιμονικό οξύ είναι ένα μείγμα οξέων. Το pH του καρβορανίου είναι -18.

3. Πώς η ισχύς του δεσμού επηρεάζει την αντοχή του οξέος;

Α. Όταν ένα οξύ διαλύεται σε νερό ή άλλο διάλυμα διαλύτη, διασπάται σε πρωτόνια και ανιόντα. Για παράδειγμα, για ένα γενικό οξύ, HA ⇌ H + A Το οξύ γίνεται ασθενές εάν η ισχύς Η και Α είναι ισχυρή. Εάν η αντοχή είναι μικρότερη, το οξύ θα είναι ισχυρό. Η ισχύς του δεσμού ενός οξέος εξαρτάται συνήθως από το μέγεθος του ατόμου «Α»:όσο μικρότερο είναι το άτομο «Α», τόσο ισχυρότερος είναι ο δεσμός Η-Α.

4. Ποια λέγεται ότι είναι όλα τα επτά ισχυρά οξέα;

Τα επτά ισχυρά οξέα είναι το νιτρικό οξύ, το υδροχλωρικό οξύ, το υδροϊωδικό οξύ, το υδροβρωμικό οξύ και το θειικό οξύ. Ωστόσο, το να περιλαμβάνεται σε μια λίστα ισχυρών οξέων δεν δίνει καμία ένδειξη για το πόσο επιβλαβές ή θανατηφόρο είναι ένα οξύ.