Сильные и слабые кислоты важно знать как на уроках химии, так и для использования в лаборатории. Сильных кислот очень мало, поэтому один из самых простых способов отличить сильные кислоты от слабых – это запомнить краткий список сильных. Любая другая кислота считается слабой кислотой.
Ключевые выводы
- Сильные кислоты полностью диссоциируют на ионы в воде, в то время как слабые кислоты диссоциируют лишь частично.
- Существует всего несколько (7) сильных кислот, поэтому многие люди предпочитают запоминать их. Все остальные кислоты слабые.
- Сильные кислоты – это хлористоводородная кислота, азотная кислота, серная кислота, бромистоводородная кислота, иодистоводородная кислота, хлорная кислота и хлорноватая кислота.
- Единственная слабая кислота, образующаяся в результате реакции между водородом и галогеном, – это фтористоводородная кислота (HF). Хотя технически фтористоводородная кислота является слабой кислотой, она чрезвычайно сильна и вызывает сильную коррозию.
Сильные кислоты
Сильные кислоты диссоциируют полностью превращаются в свои ионы в воде, давая один или несколько протонов (катионов водорода) на молекулу. Существует всего 7 распространенных сильных кислот.
- HCl – соляная кислота
- HNO 3 – азотная кислота
- H 2 SO 4 – серная кислота ( HSO 4 – – слабая кислота)
- HBr – бромистоводородная кислота
- HI – йодистоводородная кислота.
- HClO 4 – хлорная кислота
- HClO 3 – хлорная кислота
Примеры реакций ионизации включают:
HCl → H + + Cl –
HNO 3 → H + + NO 3 –
H 2 SO 4 → 2H + + SO 4 2-
Обратите внимание на образование положительно заряженных ионов водорода, а также на стрелку реакции, которая указывает только вправо. Весь реагент (кислота) ионизируется в продукт.
Слабые кислоты
Слабые кислоты не полностью диссоциируют на свои ионы в воде. Например, HF диссоциирует на ионы H + и F – в воде, но некоторое количество HF остается в растворе, поэтому это не сильная кислота. Слабых кислот намного больше, чем сильных. Большинство органических кислот являются слабыми кислотами. Вот неполный список, отсортированный от самого сильного до самого слабого..
- HO 2 C 2 O 2 H – щавелевая кислота
- H 2 SO 3 – сернистая кислота
- HSO 4 – – ион сероводорода
- H 3 PO 4 – фосфорная кислота
- HNO 2 – азотистая кислота
- HF – плавиковая кислота
- HCO 2 H – метановая кислота
- C 6 H 5 COOH – бензойная кислота
- CH 3 COOH – уксусная кислота
- HCOOH – муравьиная кислота
Слабые кислоты ионизируются не полностью. Примером реакции является диссоциация этановой кислоты в воде с образованием катионов гидроксония и этаноат-анионов:
CH 3 COOH + H 2 O ⇆ H 3 O + + CH 3 COO –
Обратите внимание, что стрелка реакции в химическом уравнении указывает в обоих направлениях. Только около 1% этановой кислоты превращается в ионы, а остальное – этановая кислота. Реакция идет в обоих направлениях. Обратная реакция более благоприятна, чем прямая, поэтому ионы легко превращаются обратно в слабую кислоту и воду.
Различие между сильной и слабой кислотами
Вы можете использовать константу кислотного равновесия K a или pK a , чтобы определить, является ли кислота сильной или слабой. Сильные кислоты имеют высокие значения K a или маленькие значения pK a , слабые кислоты имеют очень маленькие значения K a или большие значения pK Значения a .
Сильный и слабый против. Концентрированный и разбавленный
Будьте осторожны, не путайте термины “сильный” и “слабый” с “концентрированным” и “разбавленным”. Концентрированная кислота – это кислота, которая содержит небольшое количество воды. Другими словами, кислота концентрированная. Разбавленная кислота – это кислотный раствор, содержащий много растворителя. Если у вас есть 12 M уксусная кислота, она концентрированная, но все же слабая кислота. Независимо от того, сколько воды вы удалите, это будет правдой. С другой стороны, 0,0005 M раствор HCl разбавленный, но все же сильный.
Strong Vs. Едкий
Вы можете пить разбавленную уксусную кислоту (кислота, содержащаяся в уксусе), но употребление серной кислоты той же концентрации может вызвать химический ожог. Причина в том, что серная кислота очень агрессивна, в то время как уксусная кислота не так активна. Хотя кислоты имеют тенденцию к коррозии, самые сильные суперкислоты (карбораны) на самом деле не вызывают коррозии, и их можно держать в руке. Плавиковая кислота, хотя и является слабой кислотой, может пройти через вашу руку и атаковать ваши кости.
Источники
- Housecroft, CE; Шарп, А. Г. (2004). Неорганическая химия (2-е изд.). Прентис Холл. ISBN 978-0-13-039913-7.
- Портерфилд, Уильям У. (1984). Неорганическая химия. Эддисон-Уэсли. ISBN 0-201-05660-7.
- Trummal, Aleksander; Губы, Лаури; и другие. (2016). «Кислотность сильных кислот в воде и диметилсульфоксиде». J. Phys. Chem. А . 120 (20): 3663–3669. doi: 10.1021/acs.jpca.6b02253