मजबूत एसिड, सुपरएसिड और दुनिया में सबसे मजबूत एसिड

बहुत से लोगों को एहसास होने की तुलना में एसिड बहुत अधिक सामान्य पदार्थ हैं। वे हमारे द्वारा खाए जाने वाले भोजन से लेकर, हमारे द्वारा पिए जाने वाले तरल पदार्थ, हमारे उपकरणों को शक्ति प्रदान करने वाली बैटरियों, और अन्य सभी प्रकार के स्थानों में मौजूद होते हैं। सर्वव्यापी होने के अलावा, जब उनके गुणों की बात आती है तो एसिड भी बहुत भिन्न होते हैं, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण, उनकी अम्लता है। निम्नलिखित अनुभागों में हम विभिन्न दृष्टिकोणों से अम्ल की अवधारणा की समीक्षा करेंगे, हम परिभाषित करेंगे कि प्रबल अम्ल क्या होते हैं और हम विज्ञान को ज्ञात सबसे प्रबल अम्लों के उदाहरण भी देखेंगे।

एक एसिड क्या है?

एसिड और बेस की कई अलग-अलग अवधारणाएं हैं। अरहेनियस और ब्रोमस्टेड और लोरी दोनों के अनुसार, एक एसिड कोई भी रासायनिक पदार्थ है जो समाधान में प्रोटॉन (एच ^{+ आयन) को छोड़ने की क्षमता रखता है।} यद्यपि यह अवधारणा उन अधिकांश यौगिकों के लिए उपयुक्त है जिन्हें हम एसिड मानते हैं, यह अन्य पदार्थों के लिए अपर्याप्त है जो एसिड की तरह व्यवहार करते हैं और जो एक अम्लीय पीएच के साथ समाधान उत्पन्न करते हैं, लेकिन इसके बावजूद हाइड्रोजन केशन भी नहीं होते हैं। उनमें इसकी संरचना।

उपरोक्त को ध्यान में रखते हुए, एसिड की सबसे व्यापक और सबसे स्वीकृत अवधारणा लुईस एसिड की है, जिसके अनुसार एक एसिड कोई भी रासायनिक पदार्थ है जिसमें इलेक्ट्रॉनों की कमी होती है (आमतौर पर एक अधूरे ऑक्टेट के साथ) जो एक भाग के प्रति इलेक्ट्रॉनों की एक जोड़ी प्राप्त करने में सक्षम होता है। आधार , इस प्रकार एक मूल या सहसंयोजक बंधन का निर्माण करता है। यह अवधारणा दूसरों की तुलना में बहुत अधिक सामान्य है, क्योंकि यह हमें हमारे द्वारा उपयोग किए जाने वाले जलीय समाधानों से परे अम्ल और क्षार की अवधारणा का विस्तार करने की अनुमति देती है।

अम्लता कैसे मापी जाती है?

यदि हम मजबूत और कमजोर अम्लों के बारे में बात करना चाहते हैं, तो हमारे पास अम्लों की सापेक्ष शक्ति को मापने का एक तरीका होना चाहिए, अर्थात तुलना करने के लिए हमें उनकी अम्लता को मापने में सक्षम होना चाहिए। जलीय घोलों में, अम्लता को घोल में हाइड्रोनियम आयन उत्पन्न करने की क्षमता के रूप में मापा जाता है, या तो पानी के अणुओं को प्रोटॉन के प्रत्यक्ष दान द्वारा:

या पानी के अणुओं के समन्वय से जो एक दूसरे पानी के अणु के लिए एक प्रोटॉन के नुकसान का उत्पादन करते हैं:

दोनों ही मामलों में, ये प्रतिवर्ती प्रतिक्रियाएं हैं जो एक आयनिक संतुलन स्थिरांक से जुड़ी होती हैं जिसे एसिड पृथक्करण स्थिरांक या अम्लता स्थिरांक ( K _a ) कहा जाता है। इस स्थिरांक का मान, या इसका ऋणात्मक लघुगणक, जिसे pK _a कहा जाता है , अक्सर अम्ल की अम्लता के माप के रूप में उपयोग किया जाता है। इस अर्थ में, अम्लता स्थिरांक का मान जितना अधिक होगा (या इसके pK _a का मान जितना कम होगा ), अम्ल उतना ही प्रबल होगा, और इसके विपरीत।

अम्लता की डिग्री को मापने का एक अन्य तरीका जो समान है, हालांकि थोड़ा अधिक प्रत्यक्ष है, प्रयोगात्मक रूप से विभिन्न एसिड के समाधान के पीएच को मापने के द्वारा, लेकिन एक ही दाढ़ एकाग्रता के साथ। पीएच जितना कम होगा, पदार्थ उतना ही अधिक अम्लीय होगा।

सुपरएसिड्स की अम्लता

हालांकि अम्लता को मापने के उपरोक्त तरीके जलीय घोल में एसिड के लिए उपयुक्त हैं, वे उन मामलों के लिए उपयोगी नहीं हैं जहां एसिड अन्य सॉल्वैंट्स (विशेष रूप से एप्रोटिक या गैर-हाइड्रोजन सॉल्वैंट्स) में घुल जाते हैं या शुद्ध एसिड के मामले को छोड़कर। इसके अलावा, पानी और अन्य सॉल्वैंट्स में एक एसिड लेवलिंग प्रभाव होता है, जो एक निश्चित स्तर की अम्लता के बाद सभी एसिड को समाधान में समान तरीके से व्यवहार करने का कारण बनता है।

इस कठिनाई को दूर करने के लिए, कि जलीय घोल में सभी मजबूत अम्लों में समान अम्लता होती है, अम्लता को मापने के अन्य तरीके ईजाद किए गए हैं। सामूहिक रूप से, इन्हें अम्लता फलन कहा जाता है, जिनमें सबसे आम है हैमेट या _H0 अम्लता फलन है । यह फ़ंक्शन पीएच की अवधारणा के समान है, और ब्रोमस्टेड एसिड की एक बहुत ही कमजोर सामान्य आधार, जैसे कि 2,4,6-ट्रिनिट्रोएनिलिन को प्रोटोनेट करने की क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है, और इसके द्वारा दिया जाता है:

इस मामले में, pK _HB+ शुद्ध अम्ल में घुलने पर दुर्बल क्षार के संयुग्मी अम्ल के अम्लता स्थिरांक का ऋणात्मक लघुगणक है, [B] अप्रोटोनेटेड क्षार की मोलर सांद्रता है, और [HB + ] की सांद्रता ^है इसका संयुग्मी अम्ल। एच ₀ जितना कम होगा , अम्लता उतनी ही अधिक होगी। संदर्भ के लिए, सल्फ्यूरिक एसिड का हैमेट फ़ंक्शन मान -12 है।

मजबूत एसिड और कमजोर एसिड

मजबूत एसिड वे सभी माने जाते हैं जो जलीय घोल में पूरी तरह से घुल जाते हैं। दूसरे शब्दों में, वे वे हैं जिनके लिए पानी में पृथक्करण एक अपरिवर्तनीय प्रक्रिया है। दूसरी ओर, कमजोर अम्ल वे होते हैं जो पानी में पूरी तरह से नहीं घुलते हैं क्योंकि उनका पृथक्करण उत्क्रमणीय होता है और उनके साथ अपेक्षाकृत कम अम्लता स्थिरांक जुड़ा होता है।

द सुपरएसिड्स

प्रबल अम्लों के अतिरिक्त, अतिअम्ल भी होते हैं। ये सभी वे अम्ल हैं जो शुद्ध सल्फ्यूरिक अम्ल से अधिक प्रबल होते हैं। ये एसिड इतने मजबूत होते हैं कि वे उन पदार्थों को भी प्रोटोनेट करने में सक्षम होते हैं जिन्हें हम सामान्य रूप से तटस्थ समझते हैं, और वे अन्य मजबूत एसिड को भी प्रोटोनेट कर सकते हैं।

सामान्य प्रबल अम्लों की सूची

सबसे आम मजबूत एसिड हैं:

• सल्फ्यूरिक अम्ल (H2SO4 _{, केवल} पहला पृथक्करण)
• नाइट्रिक अम्ल ( _HNO3 )
• पर्क्लोरिक अम्ल ( _HClO4 )
• हाइड्रोक्लोरिक एसिड (एचसीएल)
• हाइड्रोआयोडिक एसिड (HI)
• हाइड्रोब्रोमिक एसिड (HBr)
• ट्राइफ्लूरोएसेटिक एसिड ( _CF3COOH )

प्रबल अम्लों के कुछ अतिरिक्त उदाहरण हैं, लेकिन अधिकांश अम्ल दुर्बल होते हैं।

फ्लोरोएंटिमोनिक एसिड: दुनिया का सबसे मजबूत एसिड

सबसे मजबूत ज्ञात एसिड एक सुपरसिड है जिसे फ्लोरोएन्टिमोनिक एसिड कहा जाता है जिसका सूत्र HSbF ₆ है । यह हाइड्रोजन फ्लोराइड (HF) के साथ एंटीमनी पेंटाफ्लोराइड ( _{SbF5 ) की प्रतिक्रिया करके तैयार किया जाता है।}

यह प्रतिक्रिया हेक्साकोऑर्डिनेटेड आयन [SbF ₆ ^– ] उत्पन्न करती है जो 6 फ्लोरीन परमाणुओं पर नकारात्मक चार्ज को वितरित और स्थिर करने वाली कई अनुनाद संरचनाओं के कारण अत्यंत स्थिर है, जो आवर्त सारणी में सबसे अधिक विद्युतीय तत्व है।

^{अम्लता के संदर्भ में, इस एसिड में -21 और -24 के बीच हैमेट अम्लता फ़ंक्शन मान है, जिसका अर्थ है कि यह एसिड शुद्ध सल्फ्यूरिक} एसिड की तुलना में 10 9 और 10 12 गुना अधिक अम्लीय है (याद रखें हैमेट की अम्लता फ़ंक्शन एक लॉगरिदमिक फ़ंक्शन है ^, इसलिए एक इकाई के प्रत्येक परिवर्तन का तात्पर्य परिमाण के एक क्रम के परिवर्तन से है)।

अन्य सुपरएसिड्स की सूची

• _{ट्राइफ्लिक} एसिड या ट्राइफ्लोरोमेथेनेसल्फ़ोनिक एसिड ( _CF3SO3H )
• फ्लोरोसल्फोनिक एसिड (एफएसओ ₃ एच)
• मैजिक एसिड (एसबीएफ5)-एफएसओ ₃ एच

संदर्भ

ब्रोंस्टेड-लोरी सुपरएसिड्स और हैमेट एसिडिटी फंक्शन। (2021, 4 अक्टूबर)। https://chem.libretexts.org/@go/page/154234

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