Ισχυρά Οξέα

Σε ένα υδατικό διάλυμα, ένα ισχυρό οξύ διασπάται πλήρως ή ιονίζεται. Το H+ είναι ένα χημικό είδος που έχει μεγάλη πιθανότητα απώλειας πρωτονίων. Ένα ισχυρό οξύ χάνει ένα πρωτόνιο στο νερό, το οποίο λαμβάνεται από το νερό και μετατρέπεται στο ιόν υδρονίου:HA(aq) + H2O H3O+(aq) + A (aq)

Παρόλο που τα διπρωτικά και πολυπρωτικά οξέα μπορούν να χάσουν περισσότερα από ένα πρωτόνια, η τιμή pKa και η αντίδραση για ισχυρό οξύ» αφορούν μόνο την απώλεια πρωτονίων.

Τα ισχυρά οξέα έχουν σταθερά υψηλής διάστασης οξέος (Ka) και μια μικρή λογαριθμική σταθερά (pKa) .

Παραδείγματα ισχυρών οξέων

Υπάρχουν πολλά αδύναμα οξέα, αλλά μόνο λίγα ισχυρά οξέα. Τα ακόλουθα είναι παραδείγματα κοινών ισχυρών οξέων:

HCl (υδροχλωρικό οξύ) 

(H2SO4) (θειικό οξύ)

HNO3  (νιτρικό οξύ)

HBr (υδροβρωμικό οξύ)

HClO4  (υπερχλωρικό οξύ)

HI (υδροϊωδικό οξύ)

π-τολουολοσουλφονικό οξύ (ένα οργανικό διαλυτό ισχυρό οξύ)

μεθανοσουλφονικό οξύ (ένα υγρό οργανικό ισχυρό οξύ)

Αν και δεν είναι πιο όξινα από το ιόν υδρονίου, H3O+, τα ακόλουθα οξέα διασπώνται σχεδόν πλήρως στο νερό και συνήθως αναφέρονται ως ισχυρά οξέα:

HNO3 (νιτρικό οξύ)

HCO3  (χλωρικό οξύ)

Το ιόν υδρονίου, το βρωμικό οξύ, το περιοδικό οξύ, το υπερβρωμικό οξύ και το περιοδικό οξύ θεωρούνται όλα ισχυρά οξέα από ορισμένους επιστήμονες.

Εάν η ικανότητα δωρεάς πρωτονίων είναι η βασική απαίτηση για την ισχύ του οξέος, τα παρακάτω είναι τα ισχυρά οξέα (κατά σειρά ισχύος):

H[SbF6] (φθοροαντιμονικό οξύ)

FSO3HSbF5 (μαγικό οξύ)

H(CHB11Cl11) (υπεροξύ καρβορανίου)

FSO3H (φθοριοθειικό οξύ)

CF3SO3H (τριφλικό οξύ)

Αυτά είναι «υπεροξέα», τα οποία είναι οξέα που είναι πιο όξινα από το θειικό οξύ σε ποσοστό 100%. Το νερό πρωτονιώνεται μόνιμα από υπεροξέα.

Παράγοντες που καθορίζουν την αντοχή του οξέος

Θα μπορούσατε να αναρωτιέστε γιατί ορισμένα αδύναμα οξέα δεν ιονίζονται εντελώς ή γιατί τα ισχυρά οξέα διασπώνται τόσο καλά. Υπάρχουν μερικές πτυχές που πρέπει να λάβετε υπόψη:

Ατομική ακτίνα: Η οξύτητα αυξάνεται καθώς αυξάνεται η ατομική ακτίνα. Για παράδειγμα, το HI είναι πιο ισχυρό οξύ από το HCl (το ιώδιο είναι μεγαλύτερο άτομο από το χλώριο).

Ηλεκτραρνητικότητα: Όσο πιο ηλεκτραρνητικό (A– ) μια συζευγμένη βάση βρίσκεται στην ίδια περίοδο του περιοδικού πίνακα, τόσο πιο όξινη είναι.

Ηλεκτρική φόρτιση: Όσο ισχυρότερο είναι το θετικό φορτίο ενός ατόμου, τόσο πιο όξινο είναι. Με άλλα λόγια, η απόκτηση ενός πρωτονίου από ένα ουδέτερο είδος είναι ευκολότερη από τη λήψη ενός από ένα αρνητικά φορτισμένο είδος.

Ισορροπία: Όταν ένα οξύ διασπάται, έρχεται σε κατάσταση ισορροπίας με τη συζυγή του βάση. Η ισορροπία ευνοεί σημαντικά το προϊόν ή βρίσκεται στα δεξιά μιας χημικής εξίσωσης στην περίπτωση των ισχυρών οξέων. Η συζευγμένη βάση ενός ισχυρού οξέος είναι ουσιαστικά πιο αδύναμη από το νερό ως βάση.

Διαλύτης: Τα ισχυρά οξέα χρησιμοποιούνται συνήθως ως διαλύτες σε συνδυασμό με νερό στις περισσότερες εφαρμογές. Σε μη υδατικούς διαλύτες, από την άλλη πλευρά, η οξύτητα και η βασικότητα έχουν σημασία. Το οξικό οξύ, για παράδειγμα, ιονίζεται εξ ολοκλήρου σε υγρή αμμωνία και μπορεί να θεωρηθεί ως ισχυρό οξύ, παρόλο που είναι ασθενές οξύ στο νερό.

Υδροχλωρικό οξύ (HCl):

Το με βάση το νερό ή υδατικό διάλυμα αερίου υδροχλωρίου είναι γνωστό ως υδροχλωρικό οξύ. Είναι επίσης το κύριο συστατικό του γαστρικού οξέος, ενός πεπτικού οξέος που παράγεται αυθόρμητα στο ανθρώπινο στομάχι. Το υδροχλωρικό οξύ κατασκευάζεται επίσης συνθετικά για μια ποικιλία βιομηχανικών και εμπορικών χρήσεων και μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας ποικίλες μεθόδους, συμπεριλαμβανομένης της διάλυσης αερίου υδροχλωρίου στο νερό.

Το θειικό οξύ (θειικό οξύ) είναι ένα καυστικό ανόργανο οξύ που έχει μια ελαιώδη, υαλώδη εμφάνιση, κερδίζοντας το παρατσούκλι «έλαιο βιτριολίου». Άλλα ονόματα για αυτή τη χημική ουσία περιλαμβάνουν σουλφινο οξύ, οξύ μπαταρίας και όξινο θειικό. Το H2SO4 είναι ο τύπος για το θειικό οξύ, το οποίο έχει ένα άτομο θείου που περιβάλλεται από δύο ενώσεις υδροξειδίου και δύο άτομα οξυγόνου. Αυτό το ισχυρό οξύ χρησιμοποιείται σε μια ποικιλία βιομηχανιών, συμπεριλαμβανομένης της παραγωγής λιπασμάτων και χημικών. Αυτό το πολυλειτουργικό οξύ είναι το τρίτο πιο εκτεταμένο βιομηχανικό χημικό και παράγεται σε τεράστιες ποσότητες. Το διοξείδιο του θείου παράγεται με την καύση τετηγμένου θείου σε απλές μονάδες επεξεργασίας επαφής (SO2). Σε αρκετά υψηλές θερμοκρασίες, αυτό το αέριο ψύχεται και στη συνέχεια οξειδώνεται για να δημιουργήσει τριοξείδιο του θείου (SO3). Το τριοξείδιο του θείου σχηματίζει θειικό οξύ όταν συνδυάζεται με μόρια υδρογόνου και οξυγόνου στο νερό.

Νιτρικό οξύ (HNO 3 ):

Τα ισχυρά οξέα, όπως το νιτρικό οξύ, εμπίπτουν σε αυτήν την κατηγορία. Εμφανίζεται άχρωμο στην πιο καθαρή του μορφή. Με την πάροδο του χρόνου, γερνάει και ως εκ τούτου παίρνει ένα κίτρινο χρώμα. Η διάσπαση του νιτρικού οξέος σε οξείδια του αζώτου και νερό προκαλεί αυτόν τον χρωματισμό. Το νιτρικό οξύ είναι εξαιρετικά διαβρωτικό και επιβλαβές από τη φύση του. Μπορεί επίσης να προκαλέσει σοβαρά δερματικά εγκαύματα. Τα νιτρικά άλατα σχηματίζονται εύκολα όταν αντιδρούν με υδροξείδια, μέταλλα και οξείδια. Ως αποτέλεσμα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας.

Μπορεί να κατασκευαστεί καταλύοντας την οξείδωση της αμμωνίας. Είναι ένα κοινό εργαστηριακό αντιδραστήριο καθώς και μια σημαντική χημική ουσία που χρησιμοποιείται στην παραγωγή εκρηκτικών και λιπασμάτων σε πολλές βιομηχανίες. Το 3,01 είναι η τιμή του pH για το νιτρικό οξύ. Η έννοια του νιτρικού οξέος θα εξηγηθεί σε αυτό το άρθρο.

Περχλωρικό οξύ (HClO 4 ):

Το υπερχλωρικό οξύ έχει τον τύπο HClO4 και είναι ανόργανο οξύ. Αυτή η άχρωμη χημική ουσία, η οποία συνήθως βρίσκεται ως υδατικό διάλυμα, είναι ισχυρότερο οξύ από το θειικό οξύ, το νιτρικό οξύ και το υδροχλωρικό οξύ. Είναι ισχυρό οξειδωτικό όταν θερμαίνεται, αν και σε θερμοκρασία δωματίου, υδατικά διαλύματα έως και 70% κατά βάρος είναι συνήθως αβλαβές, με μόνο ισχυρές ιδιότητες οξέος. Το υπερχλωρικό οξύ χρησιμοποιείται για τη δημιουργία υπερχλωρικών αλάτων, ιδιαίτερα υπερχλωρικού αμμωνίου, που είναι σημαντικό συστατικό του καυσίμου πυραύλων. Το υπερχλωρικό οξύ είναι πολύ διαβρωτικό και αντιδρά γρήγορα με άλλες χημικές ουσίες για να σχηματίσει εκρηκτικά μείγματα:

Συμπέρασμα:

Το υπερχλωρικό οξύ είναι εξαιρετικά διαβρωτικό και μπορεί εύκολα να συνδυαστεί με άλλες χημικές ουσίες για να δημιουργήσει εκρηκτικούς συνδυασμούς.:

Τα ισχυρά οξέα μπορεί να είναι οργανικής ή ανόργανης φύσης.

Ο χειρισμός των ισχυρών οξέων πρέπει να γίνεται με προσοχή, καθώς μπορεί να προκαλέσουν σοβαρά χημικά εγκαύματα.

Ισχυρά οξέα απαιτούνται για διάφορες διεργασίες, όπως η σύνθεση και η υδρόλυση ενώσεων καρβονυλίου.