חומצה חזקה: תכונות ודוגמאות - כִּימִיָה - 2025

חומצה חזקה היא כול תרכובת מסוגלת לחלוטין ובאופן בלתי הפיך משחרר פרוטונים או יוני מימן, H ⁺ . בהיותו כה תגובתי, מספר גדול של מינים נאלצים לקבל H ⁺ אלה ; כמו מים שהתערובת שלהם הופכת להיות מסוכנת במגע פיזי פשוט.

החומצה תורמת פרוטון למים, הפועל כבסיס ליצירת יון ההידרוניום, H ₃ O ⁺ . ריכוז היון ההידרוניום בתמיסה של חומצה חזקה שווה לריכוז החומצה (=).

מקור: מוקפד דרך פליקר

בתמונה העליונה יש בקבוק חומצה הידרוכלורית, HCl, בריכוז של 12M. ככל שריכוז החומצה (חלש או חזק) גבוה יותר, כך יש צורך בזהירות רבה יותר; זו הסיבה שהבקבוק מראה את הפיקטוגרמה של יד שנפגעה כתוצאה מהמאפיין המאכל של טיפת חומצה שנופלת עליו.

חומצות חזקות הן חומרים שיש לטפל בהם תוך מודעות מלאה להשפעות האפשריות שלהם; בעבודה עמם בקפידה ניתן להשתמש בתכונותיהם לשימושים מרובים, אחד הנפוצים שבהם הוא סינתזה או פירוק של דגימות.

מאפיינים של חומצה חזקה

דיסוציאציה

חומצה חזקה מתנתקת או מייננת 100% בתמיסה מימית, מקבלת זוג אלקטרונים. ניתן לתאר את הניתוק של חומצה עם המשוואה הכימית הבאה:

HAc + H ₂ O => A ^- + H ₃ O ⁺

כאשר HAc היא החומצה החזקה, ו- A ^- הבסיס המצומד שלה.

יינון של חומצה חזקה הוא תהליך שבדרך כלל בלתי הפיך; להפך, בחומצות חלשות, הפיכה. המשוואה מראה כי H ₂ O הוא זה שמקבל את הפרוטון; עם זאת, כך גם אלכוהולים וממסים אחרים.

נטייה זו לקבל פרוטונים משתנה מחומר לחומר, וכך חוזק החומצה של HAc אינו זהה בכל הממסים.

pH

רמת החומציות של חומצה חזקה נמוכה מאוד, והיא בין 0 ל- 1 יחידות pH. לדוגמא, תמיסת 0.1 M HCl בעלת pH של 1.

ניתן להדגים זאת באמצעות הנוסחה

pH = - יומן

אתה יכול לחשב את החומציות של תמיסת HCl 0.1 מ ', ואז ליישם

pH = -log (0.1)

השגת pH של 1 לפתרון 0.1 M HCl.

pKa

עוצמת החומצות קשורה ל- pKa שלהם. למשל, ליון ההידרוניום (H ₃ O ⁺ ) יש pKa של -1,74. באופן כללי, לחומצות חזקות יש pKa עם ערכים שליליים יותר מ -1.74, ולכן הם חומציים יותר מ- H ₃ O ^{+ עצמה} .

ה- pKa מבטא בצורה מסוימת את נטיית החומצה להתנתק. ככל שערכה נמוך יותר, החומצה תהיה חזקה ואגרסיבית יותר. מסיבה זו, נוח לבטא את חוזקה היחסי של חומצה לפי ערך ה- pKa שלה.

קורוזיה

באופן כללי, חומצות חזקות מסווגות כמאכלות. עם זאת, ישנם יוצאים מן הכלל מהנחה זו.

לדוגמא, חומצה הידרופלואורית היא חומצה חלשה, עם זאת היא מאכלת מאוד ומסוגלת לעכל זכוכית. בשל כך יש לטפל בבקבוקי פלסטיק ובטמפרטורות נמוכות.

לעומת זאת, חומצה בעלת חוזק רב כמו חומצה סופר קרבורית, שלמרות שהיא חזקה במיליון פעמים מחומצה גופרתית, אינה מאכלת.

גורמים המשפיעים על כוחך

אלקטרגטיביות של הבסיס המצומד שלה

כאשר מתרחשת תזוזה ימינה בתקופה של הטבלה המחזורית, עולה השליליות של האלמנטים המרכיבים את הבסיס המצומד.

התבוננות בתקופה 3 בטבלה המחזורית מראה למשל כי הכלור הוא אלקטרונגטיבי יותר מגופרית, ובתורו, הגופרית אלקטרונית יותר מהזרחן.

זאת בהתאם לעובדה שחומצה הידרוכלורית חזקה יותר מחומצה גופרתית, והאחרונה חזקה יותר מחומצה זרחתית.

ככל שהנגיחות האלקטרונית של הבסיס המצומד של החומצה עולה, יציבות הבסיס עולה, וכך נטייתו להתארגן מחדש עם מימן כדי לחדש את החומצה יורדת.

עם זאת, יש לקחת בחשבון גורמים אחרים, מכיוון שהדבר לבדו אינו מכריע.

רדיוס בסיס מצומד

עוצמת החומצה תלויה גם ברדיוס של בסיס הצמיד שלה. התבוננות בקבוצה VIIA בטבלה המחזורית (הלוגנים) מראה כי לרדיוסים האטומיים של היסודות המרכיבים את הקבוצה יש הקשר הבא: I> Br> Cl> F.

כמו כן, החומצות הנוצרות שומרות על אותו סדר יורד של חוזק החומצות:

HI> HBr> HCl> HF

לסיכום, ככל שהרדיוס האטומי של היסודות מאותה קבוצה בטבלה המחזורית עולה, חוזק החומצה שהם יוצרים עולה באותה צורה.

זה מוסבר על ידי היחלשות הקשר H-Ac על ידי חפיפה לקויה של האורביטלים האטומיים שאינם שווים בגודלם.

מספר אטומי החמצן

חוזקה של חומצה בתוך סדרה של חומצות אוקסיד תלוי במספר אטומי החמצן בבסיס המצומד.

המולקולות שיש בהן המספר הגדול ביותר של אטומי חמצן מהווים את המין בעל חוזק החומצה הגדול ביותר. לדוגמא, חומצה חנקתית (HNO ₃ ) היא חומצה חזקה יותר מחומצה חנקנית (HNO ₂ ).

לעומת זאת, חומצה פרכלורית (HClO ₄ ) היא חומצה חזקה יותר מחומצה כלורית (HClO ₃ ). ולבסוף, חומצה היפוכלורית (HClO) היא חומצת הכוח הנמוכה ביותר בסדרה.

דוגמאות

ניתן להמחיש חומצות חזקות בסדר ההורדה הבא של חוזק החומצה: HI> HBr> HClO ₄ > HCl> H ₂ SO ₄ > CH₃C₆H₄SO₃H (חומצה טולואנסולפונית)> HNO ₃ .

כולם, והאחרים שהוזכרו עד כה, הם דוגמאות לחומצות חזקות.

HI חזק יותר מ- HBr מכיוון שקשר ה- HI נשבר ביתר קלות כשהוא חלש יותר. HBr עולה על HClO ₄ בחומציות מכיוון שלמרות היציבות הגדולה של האניון ClO ₄ ^{- על} ידי מיקומו של המטען השלילי, הקשר H-Br נשאר חלש יותר מאשר הקשר O ₃ ClO-H.

עם זאת, נוכחותם של ארבעה אטומי חמצן הופכת את HClO ₄ לחומצי יותר מ- HCl, שאין בו חמצן.

בשלב הבא, HCl חזק יותר מ- H ₂ SO ₄ מכיוון שהאטום Cl הוא אלקטרונגטיבי יותר מגופרית; ו- H ₂ SO _4, בתורו, יש יותר חומציות מאשר CH₃C₆H₄SO acH, שיש לו אטום חמצן אחד פחות והקשר שמחזיק יחד מימן הוא גם פחות קוטבי.

לבסוף, HNO ₃ הוא החלש מכולם מכיוון שיש לו אטום החנקן, מהתקופה השנייה בטבלה המחזורית.

הפניות

1. אוניברסיטת שמופ. (2018). תכונות שקובעות חוזק חומצה. התאושש מ: shmoop.com
2. ספרי ויקי. (2018). כימיה כללית / תכונות ותאוריות של חומצות ובסיסים. התאושש מ: en.wikibooks.org
3. מידע על חומצות (2018). חומצה הידרוכלורית: תכונות ויישומים של פתרון זה. התאושש מ: acidos.info
4. הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (22 ביוני 2018). הגדרת חומצה חזקה ודוגמאות. נשלח מ- thoughtco.com
5. וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה. (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.