חומצות חלשות: דיסוציאציה, תכונות, דוגמאות - כִּימִיָה - 2025

חומצות חלשות הן רק חלקית מנתק במים. לאחר הניתוק שלהם, הפיתרון בו הם נמצאים מגיע לשיווי משקל ונצפה בו זמנית החומצה ובסיס המצומד שלה. חומצות הן מולקולות או יונים שיכולים לתרום יון הידרוניום (H ⁺ ) או יכולים ליצור קשר קוולנטי עם זוג אלקטרונים.

אלה בתורם ניתן לסווג לפי כוחם: חומצות חזקות וחומצות חלשות. כשמדברים על חוזקה של חומצה, זהו המאפיין המודד את מידת היינון של מינים אלה; כלומר היכולת או הנטייה של חומצה לאבד פרוטון.

גרף המפרט לחומצה חלשה המנתקת HA + H2O ↔ A- + H3O +

חומצה חזקה היא כזו שמתנתקת לחלוטין בנוכחות מים; כלומר, שומה אחת של חומצה חזקה מומסת במים תביא להפרדה של שומה אחת H ⁺ ושומה אחת של בסיס מצומד A ^- .

מהן חומצות חלשות?

חומצות חלשות, כאמור, הן אלו שמתנתקות חלקית במים. מרבית החומצות הן חומצות חלשות, ומאופיינות בשחרור מעט אטומי מימן לתמיסה בה הם נמצאים.

כאשר חומצה חלשה מתנתקת (או מייננת) מתרחשת תופעת שיווי המשקל הכימי. תופעה זו היא המדינה בה שני המינים (כלומר מגיבים ומוצרים) נמצאים בריכוזים הנוטים לא להשתנות עם הזמן.

מצב זה מתרחש כאשר קצב התגובה קדימה שווה לשיעור התגובה ההפוכה. לפיכך, הריכוזים הללו לא מתגברים ולא יורדים.

הסיווג "החלש" בחומצה חלשה אינו תלוי בכושר הניתוק שלה; חומצה נחשבת לחלשה אם פחות מ 100% מהמולקולה שלה או יון מתנתקים בצורה לא מלאה בתמיסה מימית. לכן קיימת גם מידה של דיסוציאציה בין חומצות חלשות עצמן המכונות קבוע ניתוק החומצה Ka.

ככל שחומצה חזקה יותר, כך ערך ה- Ka שלה גבוה יותר. החומצה החלשה החזקה ביותר היא יון ההידרוניום (H ₃ O ⁺ ) הנחשב לגבול בין חומצות חלשות לחומצות חזקות.

דיסוציאציה של חומצות חלשות

חומצות חלשות מייננות באופן לא מלא; כלומר, אם חומצה חלשה זו מיוצגת בנוסחת תמיסות כללית כ- HA, אזי קיימת כמות משמעותית של HA שאינו מפוזר בתמיסה המימית שנוצרה.

חומצות חלשות עוקבות אחר התבנית הבאה בעת ניתוק, כאשר H ⁺ הוא היון ההידרוניום במקרה זה, ו- A ^- מייצג את הבסיס המצומד של החומצה.

חוזקה של חומצה חלשה מיוצג כקבוע שיווי משקל או כאחוז מהדיסוציאציה. כאמור, הביטוי Ka הוא קבוע הניתוק של חומצה, וזה קשור לריכוזים של מגיבים ומוצרים בשיווי משקל בדרך הבאה:

Ka = /

ככל שערך ה- Ka גבוה יותר , כך תועדף תצורת H ⁺ , ויריד ה- pH של התמיסה. Ka של חומצות חלשות משתנה בין הערכים של 1.8 × 10 ^-16 עד 55.5. חומצות אלו עם Ka פחות מ- 1.8 × 10 ^{-16 הן} בעלות חוזק חומצה פחות מאשר מים.

השיטה הנוספת המשמשת למדידת חוזקה של חומצה היא בחינת אחוז הניתוק שלה (α), המשתנה מ- 0% <α <100%. זה מוגדר כ:

α = / +

שלא כמו Ka, α אינו קבוע ויהיה תלוי בערך של. באופן כללי, הערך של α יגדל ככל שהערך של. במובן זה חומצות מתחזקות בהתאם לדרגת הדילול שלהן.

נכסים

יש מספר תכונות שקובעות את חוזקה של חומצה והופכות אותה לחזקה פחות או יותר. בין המאפיינים הללו ניתן למצוא קוטביות ואפקט אינדוקטיבי, רדיוס אטומי ועוצמת הקשר.

קוטביות ואפקט אינדוקטיבי

הקוטביות מתייחסת להתפלגות האלקטרונים בקשר, שהוא האזור בין שני גרעינים אטומיים שבהם זוג אלקטורים חולקים.

ככל שהחשמל האלקטרוניטיבי בין שני מינים דומה יותר, כך שיתוף האלקטרונים שווה יותר; אך ככל שהאלקטרוניטיביות שונה יותר, כך האלקטרונים ישקיעו זמן רב יותר במולקולה אחת מאשר במולדת השנייה.

מימן הוא יסוד אלקטרופוזיטיבי, וככל שהגודל האלקטרוניטיבי של האלמנט אליו הוא נקשר גבוה יותר, כך החומציות של התרכובת הנוצרת גבוהה יותר. מסיבה זו, חומצה תהיה חזקה יותר אם היא תתרחש בין קשר המימן ליסוד אלקטרונגטיבי יותר.

יתר על כן, ההשפעה האינדוקטיבית פירושה שהמימן אינו צריך להיות מחובר ישירות לגורם האלקטרוניטיבי עבור התרכובת כדי להגדיל את חומציותו. בגלל זה, חלק מהאיזומרים של חומרים הם חומציים יותר מאחרים, בהתאם לתצורת האטומים שלהם במולקולה.

רדיוס אטומי וכוח הקשר

חוזק הקשר הקושר מימן לאטום השולט בחומצה הוא גורם חשוב נוסף בהגדרת החומציות של מולקולה. זה, בתורו, תלוי בגודל האטומים שחולקים את הקשר.

עבור חומצה הנקראת HA, ככל שתגדיל את גודל האטום שלה, כך יקטן כוח הקשר שלה, כך שיהיה קל יותר לשבור קשר זה; זה הופך את המולקולה לחומצית יותר.

אטומים עם רדיוסים אטומיים גבוהים יותר יפיקו תועלת בחומציות בזכות פרט זה, מכיוון שהקשר שלהם עם מימן יהיה פחות חזק.

דוגמאות לחומצות חלשות

יש מספר גדול של חומצות חלשות (יותר מכל החומצות). אלו כוללים:

- חומצה גופרתית (H ₂ SO ₃ ).

- חומצה זרחתית (H ₃ PO ₄ ).

- חומצה חנקנית (HNO ₂ ).

- חומצה הידרופלואורית (HF).

- חומצה אצטית (CH ₃ COOH).

- חומצה פחמנית (H ₂ CO ₃ ).

- חומצה בנזואית (C ₆ H ₅ COOH).

הפניות

1. חומצה חלשה. (sf). נשלח מ- en.wikipedia.org
2. ביוכימיה חיונית. (sf). נשלח מ- wiley.com
3. CliffNotes. (sf). נשלח מ- Cliffsnotes.com
4. Science, F. o. (sf). אוניברסיטת ווטרלו. נשלח מ- science.uwaterloo.ca
5. אן מארי הלמנסטין, פ '(נ'). מחשבה. נשלח מ- thoughtco.com