Acizi și baze

Factorii care controlează concentrația relativă a acizilor și bazelor

Polaritatea legăturii XH

Când toți ceilalți factori sunt menținuți constanți, acizii devin mai puternici pe măsură ce legătura XH devine mai polară. Hidrurile nemetalice de rangul al doilea, de exemplu, devin mai acide pe măsură ce crește diferența dintre electronegativitatea atomilor X și H. HF este cel mai puternic dintre acești patru acizi, iar CH4 este unul dintre cei mai slabi acizi Brnsted cunoscuți.

HF Ka = 7.2 x 10-4 EN = 1,8
H2O Ka = 1,8 x 10-16 EN = 1.2
NH3 Ka = 1 x 10-33 EN = 0.8
CH4 Ka = 1 x 10-49 EN = 0.4

Când acești compuși acționează ca un acid, o legătură H-X este ruptă pentru a forma ioni H+ și X-. Cu cât această legătură este mai polară, cu atât este mai ușor să se formeze acești ioni. Astfel, cu cât legătura este mai polară, cu atât acidul este mai puternic.

O soluție de HF 0,1 M este moderat acidă. Apa este mult mai puțin acidă, iar aciditatea amoniacului este atât de mică încât chimia soluțiilor apoase ale acestui compus este dominată de capacitatea sa de a acționa ca o bază.

HF pH = 2.1
H2O pH = 7
NH3 pH = 11.1

Dimensiunea atomului X

La prima vedere, ne-am putea aștepta ca HF, HCl, HBr și HIsă devină acizi mai slabi pe măsură ce coborâm pe această coloană a tabelului periodic, deoarece legătura X-H devine mai puțin polară.Experimental, găsim tendința opusă. Acești acizi devin de fapt mai puternici pe măsură ce coborâm pe această coloană.

Acest lucru se întâmplă deoarece mărimea atomului X influențează aciditatea legăturii X-H. Acizii devin mai puternici pe măsură ce legătura X-H devine mai slabă, iar legăturile devin în general mai slabe pe măsură ce atomii devin mai mari, așa cum se arată în figura de mai jos.

Datele Ka pentru HF, HCl, HBr și HIreflectă faptul că entalpia de disociere a legăturii X-H (BDE)devine mai mică pe măsură ce atomul X devine mai mare.

.

HF Ka = 7.2 x 10-4 BDE = 569 kJ/mol
HCl Ka = 1 x 106 BDE = 431 kJ/mol
HBr Ka = 1 x 109 BDE = 370 kJ/mol
HI Ka = 3 x 109 BDE = 300 kJ/mol

.

Încărcarea acidului sau a bazei

Încărcarea unei molecule sau a unui ion poate influența capacitatea sa de a acționa ca un acid sau ca o bază. Acest lucru este clar demonstrat atunci când se compară pH-ul soluțiilor de 0,1 M de H3PO4 și al ionilor H2PO4-, HPO42- și PO43-.

H3PO4 pH = 1.5
H2PO4- pH = 4,4
HPO42- pH = 9.3
PO43- pH = 12,0

Compușii devin mai puțin acizi și mai bazici pe măsură ce crește sarcina negativă.

Aciditate: H3PO4 > H2PO4-> HPO42-

Basicitate: H3PO4 > H2PO4-> HPO42-

Basicitate: H2PO4-< HPO42- < PO43-

Starea de oxidare a atomului central

Nu există nici o diferență de polaritate, mărime sau sarcină atunci când comparăm oxi-acizi ai aceluiași element, cum ar fi H2SO4și H2SO3 sau HNO3 și HNO2,dar există o diferență semnificativă în ceea ce privește tăria acestor acizi. Luați în considerare următoarele date Ka,de exemplu.

H2SO4: Ka = 1 x 103 HNO3: Ka = 28
H2SO3: Ka = 1,7 x 10-2 HNO2: Ka = 5,1 x 10-4

Aciditatea acestor oxiacizi crește semnificativ pe măsură ce starea de oxidare a atomului central devine mai mare. H2SO4este un acid mult mai puternic decât H2SO3, iar HNO3este un acid mult mai puternic decât HNO2. Această tendință este cel mai ușor de observat în cazul celor patru oxiacizi ai clorului.

Oxiacidul Ka Oxidare
Numărul de
clor
HOCl 2.9 x 10-8 +1
HOClO 1,1 x 10-2 +3
HOClO2 5.0 x 102 +5
HOClO3 1 x 103 +7

Acest factor. de 1011 diferență în valoarea lui Kafor acid hipocloros (HOCl) și acid percloric (HOClO3)poate fi pus pe seama faptului că există o singură valoare pentruelectronegativitatea unui element, dar tendința unui atom de a atrage electroni spre el însuși crește odată cu creșterea numărului de oxidare al atomului.

Cum crește numărul de oxidare al atomului de clor, atomul devine mai electronegativ. Acest lucru tinde să atragă electronii de la atomii de oxigen care înconjoară clorul, făcând astfel ca și atomii de oxigen să fie mai electronegativi, așa cum se arată în figura de mai jos. Ca urmare, legătura O-H devine mai polară, iar compusul devine mai acid.



Problemă practică 6:

Pentru fiecare dintre următoarele perechi, să prezicem care compus este acidul cel mai puternic.

(a) H2O sau NH3

(b) NH4+ sau NH3

(c) NH3 sau PH3

(d) H3PO4 sau H3PO3

Click aici pentru a vă verifica răspunsul la Problema practică 6

Ceea de puterile relative ale bazelor Brnstedpot fi prezise din puterile relative ale acizilor lor conjugați, combinate cu regula generală conform căreia cel mai puternic dintre o pereche de acizi are întotdeauna baza conjugată mai slabă.



Problemă practică 7:

Pentru fiecare dintre următoarele perechi de compuși, preziceți care compus este baza cea mai puternică.

(a) OH- sau NH2-

(a) OH- sau NH2-

(c) NH2- sau PH2-

(d) NO3- sau NO2-

Click aici pentru a vă verifica răspunsul la Problema practică 7

.

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată.