- Propietats d'un àcid fort
- dissociació
- pH
- pKa
- corrosió
- Factors que afecten la seva força
- Electronegativitat de la seva base conjugada
- Radi de la base conjugada
- Nombre d'àtoms d'oxigen
- exemples
- referències
Un àcid fort és qualsevol compost capaç d'alliberar completa i irreversiblement protons o ions hidrògens, H +. A l'ésser tan reactiu, un gran nombre d'espècies es veuen obligades a acceptar aquests H +; com per exemple, l'aigua, la barreja es torna potencialment perillosa amb simple contacte físic.
L'àcid dóna un protó a l'aigua, que funciona com una base per a formar l'ió hidroni, H 3 O +. La concentració de l'ió hidroni en una solució d'un àcid fort és igual a la concentració de l'àcid (=).
Font: maticulous via Flickr
A la imatge superior es té una ampolla d'àcid clorhídric, HCl, d'una concentració de 12M. Com més alta sigui la concentració d'un àcid (feble o forta), s'ha de ser més previngut en la seva manipulació; és per això que l'ampolla mostra el pictograma d'una mà ferida per la propietat corrosiva d'una gota d'àcid caient sobre ella.
Els àcids forts són substàncies que han de ser manipulades amb plena consciència dels seus possibles efectes; treballant amb elles acuradament es poden aprofitar les seves propietats per a múltiples usos, sent un dels més comuns la síntesi o mitjans de dissolució de mostres.
Propietats d'un àcid fort
dissociació
Un àcid fort es dissocia o s'ionitza en un 100% en solució aquosa, acceptant un parell d'electrons. La dissociació d'un àcid pot esquematitzar amb la següent equació química:
HAc + H 2 O => A - + H 3 O +
On HAc és l'àcid fort, i A - la seva base conjugada.
La ionització d'un àcid fort és un procés que sol ser irreversible; en els àcids febles, per contra, la ionització sí que és reversible. En l'equació es mostra que l'H 2 O és el que accepta el protó; però, també poden fer-ho els alcohols i altres solvents.
Aquesta tendència a acceptar protons varia de substància a substància, i així, la força àcida de HAc no és la mateixa en tots els solvents.
pH
El pH d'un àcid fort és molt baix, estant comprès entre 0 i 1 unitats de pH. Per exemple, una solució de HCl 0,1 M té un pH d'1.
Això es pot demostrar mitjançant l'ús de la fórmula
pH = - log
Es pot calcular el pH d'una solució de HCl 0,1 M, aplicant llavors
pH = -log (0.1)
Obtenint-se un pH d'1 per a la solució de HCl 0.1 M.
pKa
La força dels àcids es relaciona amb el seu pKa. L'ió hidroni (H 3 O +), per exemple, té un pKa de -1.74. Generalment, els àcids forts tenen pKa amb valors més negatius que -1.74, i són per tant més àcids que el mateix H 3 O +.
El pKa expressa en certa forma la tendència de l'àcid a dissociar. Mentre menor sigui el valor, més fort i agressiu serà l'àcid. Per aquesta raó, és convenient expressar la fortalesa relativa d'un àcid mitjançant el valor del seu pKa.
corrosió
En general, els àcids forts són catalogats com corrosius. No obstant això, hi ha excepcions per a aquesta assumpció.
Per exemple, l'àcid fluorhídric és un àcid feble, i no obstant això, és summament corrosiu i capaç de digerir el vidre. A causa d'això s'ha de manipular en ampolles plàstiques ia baixes temperatures.
Per contra, un àcid de gran fortalesa com el superácido carborà, que tot i ser milions de vegades més fort que l'àcid sulfúric, no és corrosiu.
Factors que afecten la seva força
Electronegativitat de la seva base conjugada
A mesura que passa un desplaçament cap a la dreta en un període de la taula periòdica, augmenta la negativitat dels elements que constitueixen la base conjugada.
L'observació de el període 3 de la taula periòdica mostra, per exemple, que el clor és més electronegatiu que el sofre i al seu torn, el sofre és més electronegatiu que el fòsfor.
Això està d'acord amb el fet que l'àcid clorhídric és més fort que l'àcid sulfúric, i aquest últim és més fort que l'àcid fosfòric.
A l'augmentar l'electronegativitat de la base conjugada de l'àcid, augmenta l'estabilitat de la base, i per això disminueix la seva tendència a un reagrupament amb l'hidrogen per regenerar l'àcid.
No obstant això, s'han de considerar altres factors, ja que aquest per si sol no és determinant.
Radi de la base conjugada
La força de l'àcid depèn també de el radi de la seva base conjugada. L'observació de el grup VIIA de la taula periòdica (halògens) mostra que els radis atòmics dels elements que formen el grup guarden la relació següent: I> Br> Cl> F.
Així mateix, els àcids que formen guarden el mateix ordre decreixent de la força dels àcids:
HI> HBr> HCl> HF
En conclusió, a l'augmentar el radi atòmic dels elements d'un mateix grup de la taula periòdica, augmenta en el mateix sentit la força de l'àcid que formen.
Això s'explica en el debilitament de l'enllaç H-Ac per un pobre solapament dels orbitals atòmics desiguals en grandària.
Nombre d'àtoms d'oxigen
La força d'un àcid dins d'una sèrie d'oxoàcids depèn de el nombre d'àtoms d'oxigen que tingui la base conjugada.
Les molècules que tenen el major nombre d'àtoms d'oxigen constitueixen les espècies amb major força àcida. Per exemple, l'àcid nítric (HNO 3) és un àcid més fort que l'àcid nitrós (HNO 2).
D'altra banda, l'àcid perclòric (HClO 4) és un àcid més fort que l'àcid clórico (HClO 3). I finalment, l'àcid hipoclorós (HClO) és l'àcid de menor força de la sèrie.
exemples
Els àcids forts es poden exemplificar en l'ordre decreixent de força àcida següent: HI> HBr> HClO 4 > HCl> H 2 SO 4 > CH₃C₆H₄SO₃H (àcid toluenosulfónico)> HNO 3.
Tots ells, i els altres que s'han esmentat fins ara, són exemples d'àcids forts.
El HI és més fort que el HBr perquè l'enllaç HI es trenca amb més facilitat a l'ésser més feble. HBr sobrepassa en acidesa a l'HClO 4 perquè, tot i la gran estabilitat de l'anió ClO 4 - per deslocalitzar la càrrega negativa, l'enllaç HBr segueix sent més feble que l'enllaç O 3 ClO-H.
No obstant això, la presència de quatre àtoms d'oxigen torna a l'HClO 4 més àcid que el HCl, el qual no posseeix cap oxigen.
Seguidament, el HCl és més fort que el H 2 SO 4 per ser l'àtom de Cl més electronegatiu que el de sofre; i l'H 2 SO 4 al seu torn supera en acidesa a l'CH₃C₆H₄SO₃H, el qual té un àtom d'oxigen menys i l'enllaç que manté unit a l'hidrogen a més és menys polar.
Finalment, el HNO 3 és el més feble de tots per tenir a l'àtom de nitrogen, de el segon període de la taula periòdica.
referències
- Shmoop University. (2018). Properties that determini acid strength. Recuperat de: shmoop.com
- Wiki Books. (2018). General Chemistry / Properties and Theories of Acids and Bases. Recuperat de: en.wikibooks.org
- Àcids Info. (2018). Àcid clorhídric: propietats i aplicacions d'aquesta solució. Recuperat de: acidos.info
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 de juny del 2018). Strong Acid Definition and Examples. Retrieved from thoughtco.com
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.