Charakterystyczne kwasy i przykłady

The kwasy są to związki o wysokich tendencjach do oddawania protonów lub przyjmowania pary elektronów. Istnieje wiele definicji (Bronsted, Arrhenius, Lewis), które charakteryzują właściwości kwasów, a każdy z nich jest uzupełniony w celu stworzenia globalnego obrazu tego typu związków.

Z poprzedniej perspektywy wszystkie znane substancje mogą być kwaśne, jednak tylko takie, które wyróżniają się znacznie powyżej innych, są uważane za takie. Innymi słowy: jeśli substancja jest wyjątkowo słabym dawcą protonów, na przykład w porównaniu z wodą, można powiedzieć, że nie jest to kwas.

Jeśli tak, to jakie są kwasy i ich naturalne źródła? Typowy przykład można znaleźć w wielu owocach: jak owoce cytrusowe. Lemoniady mają swój charakterystyczny smak dzięki kwasowi cytrynowemu i innym składnikom.

Język może wykryć obecność kwasów, podobnie jak w przypadku innych smaków. W zależności od poziomu kwasowości tych związków smak staje się bardziej nie do zniesienia. W ten sposób język działa jako organoleptyczna miara stężenia kwasów, w szczególności stężenia jonów hydroniowych (H₃O⁺).

Z drugiej strony kwasy występują nie tylko w żywności, ale także w organizmach żywych. Podobnie gleby przedstawiają substancje, które mogą charakteryzować je jako kwasy; taki jest przypadek aluminium i innych kationów metalicznych.

Indeks

• 1 Charakterystyka kwasów
  • 1.1 Mają słabe wodory w gęstości elektronowej
  • 1.2 Stała wytrzymałość lub kwasowość
  • 1.3 Ma bardzo stabilne zasady koniugatu
  • 1.4 Mogą mieć ładunki dodatnie
  • 1.5 Twoje rozwiązania mają wartości pH mniejsze niż 7
• 2 Przykłady kwasów
  • 2.1 Halogenki wodoru
  • 2.2 Oksokwasy
  • 2.3 Super kwasy
  • 2.4 Kwasy organiczne
• 3 referencje

Charakterystyka kwasów

Jakie cechy musi mieć związek, zgodnie z istniejącymi definicjami, jako kwas?

Musi być w stanie generować jony H⁺ i OH^- po rozpuszczeniu w wodzie (Arrhenius) musi bardzo łatwo przekazać protony innym gatunkom (Bronsted) lub wreszcie, musi być w stanie przyjąć parę elektronów, będąc ujemnie naładowaną (Lewis).

Jednak te cechy są ściśle związane ze strukturą chemiczną. Tak więc uczenie się analizowania może wydedukować jego siłę kwasowości lub kilka związków, z których dwa są najbardziej kwaśne.

Mają słabe wodory w gęstości elektronowej

Dla cząsteczki metanu, CH₄, żaden z jego wodorów nie wykazuje niedoboru elektronicznego. Dzieje się tak, ponieważ różnica w elektroujemności między węglem a wodorem jest bardzo mała. Ale jeśli jeden z atomów H zostałby zastąpiony atomem fluoru, nastąpiłaby znacząca zmiana w momencie dipolowym: H₂FC-H.

H doświadcza przemieszczenia swojej elektronicznej chmury w kierunku sąsiedniego atomu związanego z F, co jest równe, δ + jest zwiększone. Ponownie, jeśli inne H zostanie zastąpione innym F, wtedy cząsteczka pozostanie jako: HF₂C-H.

Teraz δ + jest jeszcze większy, ponieważ są to dwa atomy F, wysoce elektroujemne, które odejmują gęstość elektronów od C, a ta w konsekwencji, w H. Jeśli proces zastępowania będzie kontynuowany, w końcu zostanie uzyskany: F₃C-H.

W tej ostatniej cząsteczce H przedstawia, w konsekwencji trzech atomów sąsiedniego F, wyraźny niedobór elektroniczny. Ten δ + nie pozostaje niezauważony dla każdego gatunku wystarczająco bogatego w elektrony, aby go usunąć H iw ten sposób F₃CH będzie obciążony ujemnie:

F₃C-H + : N^- (gatunki negatywne) => F₃C:^- + HN

Powyższe równanie chemiczne można również rozważyć w ten sposób: F₃CH przekazuje proton (H⁺, H raz odłączony od cząsteczki) a: N; lub, F₃CH otrzymuje parę elektronów H do przekazania tej drugiej kolejnej parze z: N^-.

Stała siła lub kwasowość

Ile F₃C:^- jest obecny w rozwiązaniu? Albo ile cząsteczek F₃CH może oddać wodór wodorowy do N? Aby odpowiedzieć na te pytania, konieczne jest określenie stężenia F₃C:^- lub z HN i, używając równania matematycznego, do ustalenia wartości liczbowej zwanej stałą kwasowości, Ka.

Podczas gdy więcej cząsteczek F₃C:^- lub występuje HN, więcej kwasu będzie F₃CH i większy twój Ka. W ten sposób Ka pomaga wyjaśnić ilościowo, które związki są bardziej kwaśne niż inne; i podobnie odrzuca jako kwasy te, których Ka ma wyjątkowo mały porządek.

Niektóre Ka mogą mieć wartości około 10^-1 i 10^-5, i inne, milionowe wartości mniejsze jak 10^-15 i 10^-35. Można zatem powiedzieć, że te ostatnie, mające te stałe kwasowe, są wyjątkowo słabymi kwasami i można je odrzucić jako takie..

Która z poniższych cząsteczek ma najwyższą wartość Ka: CH₄, CH₃F, CH₂F₂ lub CHF₃? Odpowiedź leży w braku gęstości elektronowej, δ +, w wodorów tego samego.

Pomiary

Ale jakie są kryteria standaryzacji pomiarów Ka? Jego wartość może się znacznie różnić w zależności od tego, który gatunek otrzyma H⁺. Na przykład, jeśli: N jest silną bazą, Ka będzie duża; ale jeśli przeciwnie, jest to bardzo słaba baza, Ka będzie mała.

Pomiary Ka są wykonywane przy użyciu najczęstszych i najsłabszych ze wszystkich zasad (i kwasów): wody. W zależności od stopnia oddania H⁺ do cząsteczek H₂Lub, w temperaturze 25 ° C i przy ciśnieniu jednej atmosfery, ustanawia się standardowe warunki w celu określenia stałych kwasowych dla wszystkich związków.

Z tego wynika repertuar tabel stałych kwasowości dla wielu związków, zarówno nieorganicznych, jak i organicznych.

Ma bardzo stabilne zasady koniugatu

Kwasy mają w swoich strukturach chemicznych bardzo elektroujemne atomy lub jednostki (pierścienie aromatyczne), które przyciągają gęstości elektroniczne otaczających wodorów, powodując, że stają się one częściowo pozytywne i reaktywne przed bazą.

Po oddaniu protonów kwas przekształca się w sprzężoną zasadę; to znaczy negatywny gatunek zdolny do przyjęcia H⁺ lub oddaj parę elektronów. Na przykładzie cząsteczki CF.₃H jego bazą sprzężoną jest CF₃^-:

CF₃^- + HN <=> CHF₃ + : N^-

Jeśli CF₃^- jest to bardzo stabilna baza sprzężona, równowaga zostanie przesunięta bardziej w lewo niż w prawo. Ponadto, im bardziej stabilny jest kwas, tym bardziej reaktywny i kwasowy będzie kwas.

Jak wiedzieć, jak są stabilne? Wszystko zależy od tego, jak sobie poradzisz z nowym ładunkiem ujemnym. Jeśli będą mogli go przenieść lub skutecznie rozłożyć rosnącą gęstość elektroniczną, nie będzie on dostępny do wykorzystania w tworzeniu połączenia z bazą H.

Mogą mieć dodatnie opłaty

Nie wszystkie kwasy mają wodory z niedoborem elektronów, ale mogą także mieć inne atomy zdolne do przyjmowania elektronów, z ładunkiem dodatnim lub bez niego.

Jak to jest? Na przykład w trifluorku boru, BF₃, atom B nie ma oktetu wartościowości, więc może tworzyć wiązanie z dowolnym atomem, który daje parę elektronów. Jeśli anion F^- W jego pobliżu zachodzi następująca reakcja chemiczna:

BF₃ + F^- => BF₄^-

Z drugiej strony, wolne kationy metali, takie jak Al³⁺, Zn²⁺, Na⁺, itd., są uważane za kwasy, ponieważ z ich otoczenia mogą akceptować datywne (koordynacyjne) połączenia gatunków bogatych w elektrony. Podobnie reagują z jonami OH^- wytrącać się jako wodorotlenki metali:

Zn²⁺(ac) + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(s)

Wszystkie są znane jako kwasy Lewisa, podczas gdy te, które przekazują protony, to kwasy Bronsteda.

Twoje rozwiązania mają wartości pH mniejsze niż 7

Dokładniej, kwas do rozpuszczenia w dowolnym rozpuszczalniku (który nie neutralizuje go znacząco), wytwarza roztwory o pH poniżej 3, chociaż poniżej 7 uważa się za bardzo słabe kwasy.

Można to zweryfikować za pomocą wskaźnika kwasowo-zasadowego, takiego jak fenoloftaleina, uniwersalny wskaźnik lub fioletowy sok z kapusty. Te związki, które zmieniają barwę na te wskazane dla niskiego pH, traktuje się kwasami. Jest to jeden z najprostszych testów określających obecność tego samego.

To samo można zrobić, na przykład, dla różnych próbek gleby z różnych części świata, określając w ten sposób ich wartości pH, aby wraz z innymi zmiennymi scharakteryzować je.

I wreszcie, wszystkie kwasy mają kwaśny smak, o ile nie są tak skoncentrowane, aby nieodwracalnie spalić tkanki języka.

Przykłady kwasów

Halogenki wodoru

Wszystkie halogenki wodoru są związkami kwasowymi, zwłaszcza gdy są rozpuszczone w wodzie:

-HF (kwas fluorowodorowy).

-HCl (kwas solny).

-HBr (kwas bromowodorowy).

-HI (kwas jodowy).

Oksokwasy

Kwasy okso są protonowanymi formami oksoanionów:

HNO₃ (kwas azotowy).

H₂TAK₄ (kwas siarkowy).

H₃PO₄ (kwas fosforowy).

HClO₄ (kwas nadchlorowy).

Super kwasy

Superkwasy są mieszaniną kwasu Bronsteda i silnego kwasu Lewisa. Po wymieszaniu tworzą złożone struktury, w których, według pewnych badań, H⁺ „Wskocz” do środka.

Jego siła korozyjna jest taka, że ​​są miliardy razy silniejsze niż H₂TAK₄ koncentrat Są one używane do pękania dużych cząsteczek obecnych w ropie naftowej, w mniejszych, rozgałęzionych cząsteczkach i mają wielką wartość dodaną ekonomiczną.

-BF₃/ HF

-SbF₅/ HF

-SbF₅/ HSO₃F

-CF₃TAK₃H

Kwasy organiczne

Kwasy organiczne charakteryzują się posiadaniem jednej lub więcej grup karboksylowych (COOH), a wśród nich są:

-Kwas cytrynowy (obecny w wielu owocach)

-Kwas jabłkowy (z zielonych jabłek)

-Kwas octowy (z handlowego octu)

-Kwas masłowy (z zjełczałego masła)

-Kwas winowy (z win)

-I rodzina kwasów tłuszczowych.

Referencje

1. Torrens H. Twarde i miękkie kwasy i zasady. [PDF] Zrobiono z: depa.fquim.unam.mx
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 maja 2018 r.). Nazwy 10 wspólnych kwasów. Źródło: thinkco.com
3. Chempages Netorials. Kwasy i zasady: struktura molekularna i zachowanie. Zaczerpnięte z: chem.wisc.edu
4. Deziel, Chris. (27 kwietnia 2018). Ogólna charakterystyka kwasów i zasad. Nauka. Źródło: sciencing.com
5. Pittsburgh Supercomputing Center (PSC). (25 października 2000). Źródło: psc.edu.