Charakteristické kyseliny a príklady

kyselina sú to zlúčeniny s vysokými tendenciami darovať protóny alebo akceptovať pár elektrónov. Existuje mnoho definícií (Bronsted, Arrhenius, Lewis), ktoré charakterizujú vlastnosti kyselín a každá z nich je doplnená o vytvorenie globálneho obrazu tohto typu zlúčenín..

Z predchádzajúcej perspektívy môžu byť všetky známe látky kyslé, avšak za také sa považujú len tie, ktoré vynikajú vysoko nad ostatnými. Inými slovami: ak je látka extrémne slabým darcom protónov v porovnaní s vodou, možno povedať, že to nie je kyselina..

Ak áno, čo presne sú kyseliny a ich prírodné zdroje? Typický príklad ich možno nájsť vo vnútri mnohých druhov ovocia: ako citrusové plody. Limonády majú svoju charakteristickú chuť vďaka kyseline citrónovej a ďalším zložkám.

Jazyk môže detekovať prítomnosť kyselín, rovnako ako pri iných príchutiach. V závislosti od úrovne kyslosti uvedených zlúčenín sa chuť stáva netolerovateľnejšou. Týmto spôsobom jazyk funguje ako organoleptické meranie koncentrácie kyselín, konkrétne koncentrácie hydróniových iónov (H₃O⁺).

Na druhej strane, kyseliny sa nenachádzajú len v potravinách, ale aj v živých organizmoch. Podobne pôdy predstavujú látky, ktoré ich môžu charakterizovať ako kyseliny; Taký je prípad hliníka a iných kovových katiónov.

index

• 1 Charakteristiky kyselín
  • 1.1 Majú slabé vodíky v hustote elektrónov
  • 1.2 Sila alebo kyslosť konštantná
  • 1.3 Má veľmi stabilné konjugované bázy
  • 1.4 Môžu mať kladné poplatky
  • 1.5 Vaše roztoky majú hodnoty pH menšie ako 7
• 2 Príklady kyselín
  • 2.1 Halogenidy vodíka
  • 2.2 Oxokyseliny
  • 2.3 Super kyseliny
  • 2.4 Organické kyseliny
• 3 Odkazy

Charakteristiky kyselín

Aké charakteristiky musí mať zlúčenina podľa existujúcich definícií, ktoré sa majú považovať za kyseliny?

Musí byť schopný vytvárať ióny H⁺ a OH^- keď je rozpustený vo vode (Arrhenius), musí darovať protóny iným druhom veľmi ľahko (Bronsted) alebo nakoniec musí byť schopný prijať pár elektrónov, ktoré sú negatívne nabité (Lewis).

Tieto charakteristiky však úzko súvisia s chemickou štruktúrou. Takže naučiť sa analyzovať to môže získať odvodiť jeho silu kyslosti alebo pár zlúčenín, ktoré z týchto dvoch je najviac kyseliny.

Majú slabé vodíky v hustote elektrónov

Pre molekulu metánu, CH₄, žiadny z jeho vodíkov nepredstavuje elektronický nedostatok. Je to preto, že rozdiel v elektronegativitách medzi uhlíkom a vodíkom je veľmi malý. Ak by však bol jeden z atómov H nahradený jedným atómom fluóru, potom by došlo k pozoruhodnej zmene dipólového momentu: H₂FC-H.

H zažíva posunutie svojho elektronického oblaku smerom k susednému atómu spojenému s F, čo je rovnaké, δ + sa zvyšuje. Opäť platí, že ak je iný H nahradený iným F, molekula by zostala ako: HF₂C-H.

Δ + je teraz ešte väčšie, pretože sú to dva atómy F, vysoko elektronegatívne, ktoré odčítajú elektrónovú hustotu od C, a druhá, následne, pri H. Ak by proces substitúcie pokračoval, nakoniec by sa získal: F₃C-H.

V tejto poslednej molekule H predstavuje v dôsledku troch atómov susedného F výrazný elektronický nedostatok. Toto δ + nezostáva bez povšimnutia pre akékoľvek druhy, ktoré sú dostatočne bohaté na elektróny, aby to odstránili H a týmto spôsobom F₃CH bude záporne nabitá:

F₃C-H + N^- (negatívny druh) => F₃C:^- + HN

Vyššie uvedená chemická rovnica môže byť tiež uvažovaná týmto spôsobom: F₃CH daruje protón (H⁺, H raz oddelené od molekuly) a: N; alebo F₃CH získa pár elektrónov H na darovanie druhej dvojici z: N^-.

Pevnosť alebo kyslosť konštantná

Koľko F₃C:^- je prítomný v rozpustení? Alebo koľko molekúl F₃CH môže darovať vodíkový vodík N? Na zodpovedanie týchto otázok je potrebné určiť koncentráciu F₃C:^- alebo z HN a pomocou matematickej rovnice na stanovenie číselnej hodnoty nazývanej konštanta kyslosti Ka.

Zatiaľ čo viac molekúl F₃C:^- alebo HN, viac kyseliny bude F₃CH a väčšie vaše Ka. Ka pomáha týmto spôsobom kvantitatívne objasniť, ktoré zlúčeniny sú kyslejšie ako iné; a podobne sa vyhadzujú ako kyseliny, ktorých Ka majú veľmi malý poriadok.

Niektoré Ka môžu mať hodnoty okolo 10^-1 a 10^-5, a iné, milióntiny menších hodnôt ako 10^-15 a 10^-35. Dá sa povedať, že posledne uvedené, ktoré majú uvedené kyslé konštanty, sú extrémne slabé kyseliny a ako také sa môžu vyhodiť..

Ktorá z nasledujúcich molekúl má najvyšší Ka: CH₄, CH₃F, CH₂F₂ alebo CHF₃? Odpoveď spočíva v nedostatku elektronickej hustoty, δ +, v hydrogénoch toho istého.

meranie

Aké sú však kritériá pre štandardizáciu meraní Ka? Jeho hodnota sa môže výrazne líšiť v závislosti od toho, ktorý druh dostane H⁺. Napríklad, ak: N je silná základňa, Ka bude veľký; ale ak je to naopak veľmi slabý základ, Ka bude malý.

Merania Ka sa vykonávajú s použitím najbežnejšej a najslabšej zo všetkých báz (a kyselín): vody. V závislosti od stupňa darovania H⁺ na molekuly H₂Alebo pri teplote 25 ° C a tlaku jednej atmosféry sa stanovia štandardné podmienky na stanovenie kyslých konštánt pre všetky zlúčeniny.

Z toho vzniká repertoár tabuliek kyslosti konštánt pre mnoho zlúčenín, anorganických aj organických.

Má veľmi stabilné konjugované bázy

Kyseliny majú vo svojich chemických štruktúrach veľmi elektronegatívne atómy alebo jednotky (aromatické kruhy), ktoré priťahujú elektronické hustoty okolitých vodíkov, čo spôsobuje, že sa stanú čiastočne pozitívnymi a reaktívnymi pred bázou..

Akonáhle sú protóny darované, kyselina sa transformuje na konjugovanú bázu; to znamená negatívny druh schopný prijať H⁺ alebo darovať pár elektrónov. V príklade molekuly CF.₃H jeho konjugovaná báza je CF₃^-:

CF₃^- + HN <=> CHF₃ + N^-

Ak CF₃^- je to veľmi stabilná konjugovaná báza, rovnováha bude posunutá viac doľava ako doprava. Čím stabilnejšia je kyselina, tým bude kyselina reaktívnejšia a kyslejšia.

Ako zistiť, aké sú stabilné? Všetko záleží na tom, ako sa vyrovnáte s novým negatívnym poplatkom. Ak ho môžu efektívne premiestniť alebo rozšíriť účinnú elektronickú hustotu, nebude k dispozícii na vytvorenie spojenia so základňou H.

Môžu mať pozitívne poplatky

Nie všetky kyseliny majú vodíky s elektronickým nedostatkom, ale môžu mať aj iné atómy schopné prijímať elektróny s kladným nábojom alebo bez neho.

Ako je to? Napríklad v fluoride boritom, BF₃, atóm B nemá oktet valencie, takže môže tvoriť väzbu s akýmkoľvek atómom, ktorý poskytuje pár elektrónov. Ak je prítomný anión F^- V jeho blízkosti sa vyskytuje nasledujúca chemická reakcia:

BF₃ + F^- => BF₄^-

Na druhej strane voľné katióny kovov, ako je Al³⁺, zn²⁺, na⁺, atď., sú považované za kyseliny, pretože z ich prostredia môžu akceptovať dátové (koordinačné) väzby druhov bohatých na elektróny. Podobne reagujú s iónmi OH^- vyzrážať sa ako hydroxidy kovov:

zn²⁺(ac) + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(S)

Všetky tieto sú známe ako Lewisove kyseliny, zatiaľ čo tie, ktoré darujú protóny, sú Bronstedove kyseliny.

Vaše riešenia majú hodnoty pH menšie ako 7

Konkrétnejšie, kyselina, ktorá sa rozpúšťa v akomkoľvek rozpúšťadle (ktoré ju nezneutralizuje), vytvára roztoky s pH nižším ako 3, hoci pod 7 sa považujú za veľmi slabé kyseliny..

Toto môže byť overené použitím acidobázického indikátora, ako je fenolftaleín, univerzálny indikátor alebo fialová kapusta. Tie zlúčeniny, ktoré menia farby na tie, ktoré sú indikované pre nízke pH, sa spracujú s kyselinami. Toto je jeden z najjednoduchších testov na určenie prítomnosti toho istého.

To isté možno urobiť napríklad pri rôznych pôdnych vzorkách z rôznych častí sveta, čím sa určujú ich hodnoty pH spolu s inými premennými, ktoré ich charakterizujú..

A nakoniec, všetky kyseliny majú kyslé chute, pokiaľ nie sú tak koncentrované, aby nevratne spálilo tkanivá jazyka..

Príklady kyselín

Halogenidy vodíka

Všetky halogenovodíky sú kyslé zlúčeniny, najmä ak sú rozpustené vo vode:

-HF (kyselina fluorovodíková).

-HCl (kyselina chlorovodíková).

-HBr (kyselina bromovodíková).

-HI (kyselina jódová).

oxokyselín

Oxokyseliny sú protonizované formy oxoaniónov:

HNO₃ (kyselina dusičná).

H₂SW₄ (kyselina sírová).

H₃PO₄ (kyselina fosforečná).

HClO₄ (kyselina chloristá).

Super kyseliny

Superkyseliny sú zmesou Bronstedovej kyseliny a silnej Lewisovej kyseliny. Akonáhle sú zmiešané, vytvárajú zložité štruktúry, kde podľa určitých štúdií H⁺ "Skočiť" vnútri nich.

Jeho korozívna sila je taká, že sú miliardy krát silnejšie ako H₂SW₄ koncentrovaná. Používajú sa na praskanie veľkých molekúl prítomných v surovom, v menších, rozvetvených molekulách a s veľkou pridanou ekonomickou hodnotou.

-BF₃/ HF

-SBF₅/ HF

-SBF₅/ HSO₃F

-CF₃SW₃H

Organické kyseliny

Organické kyseliny sa vyznačujú tým, že majú jednu alebo viac karboxylových skupín (COOH) a medzi nimi sú:

-Kyselina citrónová (prítomná v mnohých druhoch ovocia)

-Kyselina jablčná (zo zelených jabĺk) \ t

-Kyselina octová (z komerčného octu)

-Kyselina maslová (zo šťavnatého masla)

-Kyselina vínna (z vín) \ t

-A rodina mastných kyselín.

referencie

1. Torrens H. Hard a Soft Acids and Bases. [PDF]. Prevzaté z: depa.fquim.unam.mx
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3. mája 2018). Názvy 10 spoločných kyselín. Zdroj: thinkco.com
3. Chempages Netorials. Kyseliny a zásady: molekulárna štruktúra a správanie. Prevzaté z: chem.wisc.edu
4. Deziel, Chris. (27. apríla 2018). Všeobecné charakteristiky kyselín a báz. Sciencing. Zdroj: sciencing.com
5. Superpočítačové centrum v Pittsburghu (PSC). (25. októbra 2000). Zdroj: psc.edu.