Definicja i przykłady silnego kwasu

Terry J Alcorn / Getty Images

Silny kwas to taki, który jest całkowicie zdysocjowany lub zjonizowany w roztwór wodny . Jest to związek chemiczny o dużej zdolności do utraty protonu, H⁺. W wodzie mocny kwas traci jeden proton, który jest wychwytywany przez wodę, tworząc jon hydroniowy:

HA(aq) + H_dwaO → H₃O⁺(aq) + A⁻(aq)

Kwasy diprotonowe i poliprotonowe mogą tracić więcej niż jeden proton, ale wartość pKa „mocnego kwasu” i reakcja odnoszą się tylko do utraty pierwszego protonu.

Silne kwasy mają małą stałą logarytmiczną (pKa) i dużą stałą dysocjacji kwasów (Ka).

Większość silnych kwasów jest żrąca, ale niektóre superkwasy nie. W przeciwieństwie do niektórych słabe kwasy (np. kwas fluorowodorowy) może być silnie żrący.

Wraz ze wzrostem stężenia kwasu zmniejsza się zdolność do dysocjacji. W normalnych warunkach w wodzie mocne kwasy ulegają całkowitej dysocjacji, ale ekstremalnie stężone roztwory nie dysocjują.

Przykłady mocnych kwasów

Chociaż istnieje wiele słabych kwasów, istnieje kilka mocnych kwasów. The powszechne mocne kwasy włączać:

• HCl (kwas solny)
• H_dwaWIĘC₄(Kwas Siarkowy)
• HNO₃(kwas azotowy)
• HBr (kwas bromowodorowy)
• HClO₄(kwas nadchlorowy)
• HI (kwas jodowodorowy)
• kwas p-toluenosulfonowy (organiczny mocny kwas rozpuszczalny)
• kwas metanosulfonowy (płynny mocny kwas organiczny)

Następujące kwasy dysocjują prawie całkowicie w wodzie, więc często są uważane za mocne kwasy, chociaż nie są bardziej kwaśne niż jon hydroniowy, H₃O⁺:

• HNO₃(kwas azotowy)
• HClO₃(kwas chlorowy)

Niektórzy chemicy uważają jon hydroniowy, kwas bromowy, kwas nadjodowy, kwas nadbromowy i kwas nadjodowy za mocne kwasy.

Jeśli zdolność do oddawania protonów zostanie użyta jako podstawowe kryterium siły kwasu, to mocne kwasy (od najsilniejszego do najsłabszego) byłyby:

• H[SbF₆] ( kwas fluoroantymonowy )
• FSO₃HSbF₅(kwas magiczny)
• H(CHB_jedenaścieCl_jedenaście) (superkwas karboranowy)
• FSO₃H (kwas fluorosiarkowy)
• CF₃WIĘC₃H (kwas triflinowy)

Są to „superkwasy”, które definiuje się jako kwasy bardziej kwaśne niż 100% kwas siarkowy. Superkwasy trwale protonują wodę.

Czynniki determinujące siłę kwasu

Być może zastanawiasz się, dlaczego silne kwasy tak dobrze dysocjują lub dlaczego niektóre słabe kwasy nie ulegają całkowitej jonizacji. W grę wchodzi kilka czynników:

• Promień atomowy : Wraz ze wzrostem promienia atomowego rośnie kwasowość. Na przykład HI jest silniejszym kwasem niż HCl (jod jest większym atomem niż chlor).
• Elektroujemność : Im bardziej elektroujemna jest zasada sprzężona w tym samym okresie układu okresowego (A^-), tym bardziej jest kwaśny.
• Ładunek elektryczny: im bardziej dodatni ładunek na atomie, tym wyższa jego kwasowość. Innymi słowy, łatwiej jest pobrać proton z gatunku neutralnego niż z tego, który ma ładunek ujemny.
• Równowaga: Kiedy kwas dysocjuje, równowaga zostaje osiągnięta z jego sprzężoną zasadą. W przypadku mocnych kwasów równowaga silnie faworyzuje produkt lub znajduje się na prawo od równania chemicznego. Sprzężona zasada mocnego kwasu jest znacznie słabsza niż woda jako zasada.
• Rozpuszczalnik: W większości zastosowań mocne kwasy są omawiane w odniesieniu do wody jako rozpuszczalnika. Jednak kwasowość i zasadowość mają znaczenie w rozpuszczalniku niewodnym. Na przykład w ciekłym amoniaku kwas octowy całkowicie jonizuje i może być uważany za mocny kwas, mimo że w wodzie jest słabym kwasem.