Важно е да можем да различаваме силните киселини от слабите, както за академични цели, така и когато ги използваме в лабораторията. Силните киселини са много редки, така че един от най-лесните начини да ги различите от слабите е да запомните какво представляват. Всяка друга киселина, която не е посочена, ще бъде слаба киселина.
Ключови аспекти на силните киселини и слабите киселини
- Силните киселини напълно се дисоциират във водни разтвори, така че всичките им молекули губят поне един протон (H + ), който образува хидрониев йон (H 3 O + ) с водната молекула, докато слабите киселини се дисоциират само частично.
- Силните киселини са много малко, има само седем силни неорганични киселини, така че за лесното им разграничаване от слабите, те могат да бъдат запомнени; ако не е в списъка, ще бъде слаба киселина.
- Силните киселини са солна киселина (HCl), азотна киселина (HNO3 ) , сярна киселина (H2SO4 ) , бромоводородна киселина ( HBr ) , йодоводородна киселина (HI), перхлорна киселина ( HClO4 ) и хлорна киселина (HClO3 ) .
- Единствената слаба киселина, образувана от реакцията на халогенен елемент, е флуороводородна киселина (HF). Въпреки че технически е слаба киселина, флуороводородната киселина е силно корозивна.
силни киселини
Силните киселини напълно се дисоциират във водни разтвори, като всяка молекула освобождава поне един протон (H + катион ), който образува хидрониев йон (H 3 O + ) с водната молекула. Най-разпространените неорганични силни киселини са седем.
- Солна киселина (HCl)
- Азотна киселина ( HNO3 )
- Сярна киселина (H 2 SO 4 )
- Бромоводородна киселина (HBr)
- Йодноводородна киселина (HI)
- Перхлорна киселина (HClO 4 )
- Хлорна киселина (HClO 3 )
Следните примери са типични реакции на йонизация на силни киселини във водни разтвори.
HCl → H + + Cl –
HNO 3 → H + + NO 3 –
H 2 SO 4 → 2H + + SO 4 –
Необходимо е да се изясни, че в тези реакции водородните йони имат положителен заряд, те са катиони и че посоката на реакцията е само към продуктите, което показва, че всички реагентни молекули се дисоциират.
слаби киселини
Слабите киселини не се дисоциират напълно във водни разтвори; това означава, че определен брой молекули на реагента остават с първоначалния си състав. Такъв е случаят с флуороводородна киселина (HF). Има много повече слаби киселини, отколкото силни. Повечето органични киселини са слаби, с няколко изключения като р-толуенсулфонова киселина, която се дисоциира доста, но не напълно. Някои слаби киселини са изброени по-долу в низходящ ред на киселинност.
- HO 2 C 2 O 2 H – оксалова киселина
- H 2 SO 3 – сярна киселина
- HSO 4 – – хидрогенсулфатен йон
- H 3 PO 4 – фосфорна киселина
- HNO 2 – азотиста киселина
- HF – флуороводородна киселина
- HCO 2 H – метанова киселина
- C 6 H 5 COOH – бензоена киселина
- CH 3 COOH – оцетна киселина
- HCOOH – мравчена киселина
Пример за реакция на йонизация със слаба киселина е оцетната киселина, която генерира хидрониеви катиони и ацетатни аниони.
CH 3 COOH + H 2 O ⇆ H 3 O + + CH 3 COO –
Трябва да се отбележи, че в този случай, за разлика от силните киселини, реакцията протича и в двете посоки, както е посочено от двойната стрелка. В този случай, тъй като обратната реакция е по-вероятна, само около 1% от молекулите на оцетната киселина се дисоциират, докато останалите остават в първоначалния си състав.
Как да различим силни от слаби киселини
Стойността на равновесната константа на реакцията на дисоциация показва дали една киселина е силна или слаба . Тоест, константата на киселинна дисоциация K a е равновесната константа на реакцията на киселинна дисоциация във водна среда (логаритмичният параметър също се използва, pK a =-logK a ). Стойността на K a е голяма за силни киселини (а тази на pKa е малка); при слаби киселини стойността на K a е малка (а тази на pK a е голяма).
Силен или слаб спрямо концентриран или разреден
Трябва да се внимава да не се объркат термините силен и слаб с концентриран и разреден. Концентрираната киселина има голямо количество киселина във водния разтвор; разреденият има малко количество киселина. Например, ако имате 12М оцетна киселина (концентрация 12 мола на литър) киселина, имате силен разтвор, но киселината все още е слаба. 0,0005 М разтвор на солна киселина (0,0005 mol на литър концентрация) е разреден разтвор, но киселината все още е силна.
Разлика между силна и корозивна
Възможно е да се пие разредена оцетна киселина (което всъщност е оцетът), но пиенето на същата концентрация на сярна киселина би причинило огромно химическо изгаряне. Терминът разяждащ (в този случай това е сярна киселина) се отнася до увреждането, което киселината генерира в материала, с който влиза в контакт, докато това, че е силна или слаба, е характеристика на киселината. Въпреки че киселините често са корозивни, някои карборани са много силни киселини, много по-силни от сярната киселина, но могат да се държат в ръка, без да наранят кожата, докато флуороводородна киселина, дори слаба киселина, би унищожила тъканта ръка за ръка с минимален контакт .
Източници
- Housecroft, CE Неорганична химия . (второ издание) Prentice Hall. Sharpe, AG (2004). ISBN 978-0-13-039913-7.
- Портърфийлд, Уилям У. Неорганична химия. (1984). Адисън-Уесли. ISBN 0-201-05660-7.
- Trummal, A., Lipping, L., et al. Киселинност на силни киселини във вода и диметилсулфоксид . J. Phys. Chem. A. 120 (20) (2016) 3663–3669. doi:10.1021/acs.jpca.6b02253
