On tärkeää pystyä erottamaan vahvat hapot heikkoista sekä akateemisiin tarkoituksiin että laboratoriossa käytettäessä. Vahvat hapot ovat hyvin harvinaisia, joten yksi helpoimmista tavoista erottaa ne heikoista on muistaa, mitä ne ovat. Mikä tahansa muu happo, jota ei ole lueteltu, on heikko happo.
Vahvojen ja heikkojen happojen keskeiset näkökohdat
- Vahvat hapot dissosioituvat täysin vesiliuoksissa, joten kaikki niiden molekyylit menettävät vähintään yhden protonin (H + ), joka muodostaa hydroniumionin (H 3 O + ) vesimolekyylin kanssa, kun taas heikot hapot dissosioituvat vain osittain.
- Vahvoja happoja on hyvin vähän, vahvoja epäorgaanisia happoja on vain seitsemän, joten ne voidaan helposti erottaa heikoista, ne voidaan muistaa; jos sitä ei ole luettelossa, se on heikko happo.
- Vahvoja happoja ovat kloorivetyhappo (HCl), typpihappo (HNO3 ) , rikkihappo (H2SO4 ) , bromivetyhappo ( HBr ) , jodivetyhappo (HI), perkloorihappo ( HClO4 ) ja kloorihappo (HClO3 ) .
- Ainoa heikko happo, joka muodostuu halogeenielementin reaktiosta, on fluorivetyhappo (HF). Vaikka fluorivetyhappo on teknisesti heikko happo, se on erittäin syövyttävää.
vahvoja happoja
Vahvat hapot dissosioituvat täysin vesiliuoksissa, jolloin jokainen molekyyli vapauttaa vähintään yhden protonin (H + -kationi ), joka muodostaa hydroniumionin (H 3 O + ) vesimolekyylin kanssa. Yleisimmät epäorgaaniset vahvat hapot ovat seitsemän.
- Kloorivetyhappo (HCl)
- Typpihappo (HNO 3 )
- Rikkihappo (H 2 SO 4 )
- Bromivetyhappo (HBr)
- Jodivetyhappo (HI)
- Perkloorihappo (HClO 4 )
- Kloorihappo (HClO 3 )
Seuraavat esimerkit ovat tyypillisiä vahvojen happojen ionisaatioreaktioita vesiliuoksissa.
HCl → H + + Cl –
HNO 3 → H + + NO 3 –
H 2SO 4 → 2H + + SO 4 –
On tarpeen tehdä selväksi, että näissä reaktioissa vetyioneilla on positiivinen varaus, ne ovat kationeja ja että reaktion suunta on vain tuotteita kohti, mikä viittaa siihen, että kaikki reagoivat molekyylit dissosioituvat.
heikkoja happoja
Heikot hapot eivät hajoa täysin vesiliuoksissa; eli tietty määrä reagoivia molekyylejä säilyy alkuperäisessä koostumuksessaan. Tämä koskee fluorivetyhappoa (HF). Heikkoja happoja on paljon enemmän kuin vahvoja. Useimmat orgaaniset hapot ovat heikkoja, lukuun ottamatta muutamia poikkeuksia, kuten p-tolueenisulfonihappo, joka dissosioituu melko vähän, mutta ei täysin. Jotkut heikot hapot on lueteltu alla happamuuden alenemisjärjestyksessä.
- HO 2 C 2 O 2 H – oksaalihappo
- H 2 SO 3 – rikkihappo
- HSO 4 – – vetysulfaatti-ioni
- H 3 PO 4 – fosforihappo
- HNO 2 – typpihappo
- HF – fluorivetyhappo
- HCO 2 H – metaanihappo
- C 6 H 5 COOH – bentsoehappo
- CH 3 COOH – etikkahappo
- HCOOH – muurahaishappo
Esimerkki heikosta happamasta ionisaatioreaktiosta on etikkahappo, joka tuottaa hydroniumkationeja ja asetaattianioneja.
CH 3 COOH + H 2 O ⇆ H 3 O + + CH 3 COO –
On huomionarvoista, että tässä tapauksessa, toisin kuin vahvoissa hapoissa, reaktio tapahtuu molempiin suuntiin, kuten kaksoisnuoli osoittaa. Tässä tapauksessa, koska käänteinen reaktio on todennäköisempi, vain noin 1 % etikkahappomolekyyleistä dissosioituu, kun taas loput pysyvät alkuperäisessä koostumuksessaan.
Kuinka tehdä ero vahvojen ja heikkojen happojen välillä
Dissosiaatioreaktion tasapainovakion arvo osoittaa, onko happo vahva vai heikko . Toisin sanoen happodissosiaatiovakio Ka on happodissosiaatioreaktion tasapainovakio vesipitoisessa väliaineessa (käytetään myös logaritmista parametria, pKa = -logKa ) . Ka :n arvo on suuri vahvoilla hapoilla (ja pKa:n arvo on pieni); heikoissa hapoissa Ka :n arvo on pieni (ja pKa :n suuri).
Vahva tai heikko verrattuna konsentroituun tai laimennettuun
On varottava sekoittamasta käsitteitä vahva ja heikko termeihin tiivistetty ja laimennettu. Väkevän hapon vesiliuoksessa on suuri määrä happoa; laimennetussa on vähän happoa. Jos sinulla on esimerkiksi 12 M etikkahappoa (12 moolia litraa kohti) happoa, sinulla on vahva liuos, mutta happo on edelleen heikko. 0,0005 M suolahappoliuos (0,0005 mol/l pitoisuus) on laimea liuos, mutta happo on silti vahvaa.
Ero vahvan ja syövyttävän välillä
On mahdollista juoda laimeaa etikkahappoa (joka itse asiassa on etikkaa), mutta saman pitoisuuden rikkihappojuominen aiheuttaisi valtavan kemiallisen palovamman. Termi syövyttävä (tässä tapauksessa se on rikkihappo) viittaa vaurioon, jonka happo aiheuttaa materiaalissa, jonka kanssa se joutuu kosketuksiin, kun taas vahva tai heikko on hapon ominaisuus. Vaikka hapot ovat usein syövyttäviä, jotkut karboraanit ovat erittäin vahvoja happoja, paljon vahvempia kuin rikkihappo, mutta niitä voidaan pitää kädessä vahingoittamatta ihoa, kun taas fluorivetyhappo, jopa heikko happo, tuhoaisi kudoksia. käsi kädessä minimaalisella kosketuksella .
Lähteet
- Housecroft, CE, epäorgaaninen kemia . (toinen painos) Prentice Hall. Sharpe, AG (2004). ISBN 978-0-13-039913-7.
- Porterfield, William W. Epäorgaaninen kemia. (1984). Addison-Wesley. ISBN 0-201-05660-7.
- Trummal, A., Lipping, L., et ai. Vahvojen happojen happamuus vedessä ja dimetyylisulfoksidissa . J. Phys. Chem. A. 120(20) (2016) 3663–3669. doi:10.1021/acs.jpca.6b02253
