甲强酸能够完全地和不可逆释放质子或氢离子,H的任何化合物+。由于反应性强,许多物种被迫接受这些H +。诸如水之类的混合物,如果简单地物理接触,将具有潜在的危险。
酸将质子赠予水中,质子作为碱形成水合氢离子H 3 O +。强酸溶液中水合氢离子的浓度等于酸的浓度(=)。
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上图中是一瓶浓度为12M的盐酸HCl。酸的浓度(弱或强)的浓度越高,就越需要小心处理。这就是为什么瓶子上的象形图受滴在其上的一滴酸的腐蚀作用而受伤的原因。
强酸是必须充分意识到其可能影响的物质。通过仔细地与它们合作,它们的特性可以用于多种用途,其中最常见的一种就是合成或溶解样品的方法。
强酸的性质
离解
强酸会在水溶液中100%解离或离子化,接受一对电子。酸的解离可以用以下化学方程式概括:
的HAc + H 2 O =>甲- + H 3 ö +
其中醋酸是强酸,和A -及其共轭碱。
强酸的电离过程通常是不可逆的。相反,在弱酸中,电离是可逆的。由等式可以看出,H 2 O是一种接受质子的物质。但是,酒精和其他溶剂也可以。
这种接受质子的趋势因物质而异,因此,HAc的酸强度在所有溶剂中都不相同。
pH值
强酸的pH值非常低,介于0和1个pH单位之间。例如,0.1 M HCl溶液的pH值为1。
这可以通过使用公式来证明
pH =-对数
您可以计算出0.1 M HCl溶液的pH,然后应用
pH = -log(0.1)
对于0.1 M HCl溶液,pH值为1。
钾
酸的强度与其pKa有关。水合氢离子(H 3 O +),例如,pKa为-1.74。通常,强酸的pKa值比-1.74负,因此比H 3 O +本身更酸性。
pKa以某种方式表达酸解离的趋势。它的值越低,则酸将越强和更具侵略性。因此,通过其pKa值表达酸的相对强度是方便的。
腐蚀
通常,强酸被归类为腐蚀性。但是,此假设也有例外。
例如,氢氟酸是一种弱酸,但它具有很高的腐蚀性并且能够消化玻璃。因此,必须在塑料瓶中并在低温下进行处理。
相反,非常强的酸(例如碳硼烷超强酸)尽管比硫酸强几百万倍,却没有腐蚀性。
影响你力量的因素
其共轭碱的电负性
当在周期表的周期中发生向右移动时,构成共轭碱的元素的负性增加。
元素周期表的观察期3显示,例如,氯比硫更具负电性,而硫比磷更具负电性。
这是因为盐酸比硫酸强,而后者比磷酸强。
随着酸的共轭碱的电负性增加,碱的稳定性增加,因此其与氢重组以再生酸的趋势降低。
但是,必须考虑其他因素,因为这本身不是决定性的。
共轭基半径
酸的强度还取决于其共轭碱的半径。对元素周期表第VIIA组(卤素)的观察表明,构成该族的元素的原子半径具有以下关系:I> Br> Cl>F。
同样,形成的酸按其强度的递减顺序保持不变:
HI> HBr> HCl> HF
总之,随着周期表中同一组元素的原子半径增加,它们形成的酸的强度也会以相同的方式增加。
这是由于大小不等的原子轨道重叠不佳而使H-Ac键减弱所致。
氧原子数
一系列草酸中酸的强度取决于共轭碱中氧原子的数量。
具有最大氧原子数的分子构成具有最大酸强度的物质。例如,硝酸(HNO 3)比亚硝酸(HNO 2)更强。
另一方面,高氯酸(HClO 4)比氯酸(HClO 3)强。最后,次氯酸(HClO)是该系列中强度最低的酸。
例子
强酸可以以以下的酸强度降序来举例说明:HI> HBr> HClO 4 > HCl> H 2 SO 4 > CH 3C₃H₆SO3 H (甲苯磺酸)> HNO 3。
所有这些以及到目前为止已经提到的其他一些都是强酸的例子。
HI比HBr强,因为HI键越弱,断裂越容易。HBr的酸度超过HClO 4,因为尽管ClO 4阴离子具有很大的稳定性-通过使负电荷离域,H-Br键仍然弱于O 3 ClO-H 键。
但是,四个氧原子的存在使HClO 4的酸性比不含氧的HCl高。
其次,HCl比H 2 SO 4强,因为Cl原子比硫更具负电性。反过来,H 2 SO 4的酸度比CH = C = H = SO acH的酸多,后者的氧原子少一个,而将氢结合在一起的键的极性也较小。
最后,从元素周期表的第二个周期开始,HNO 3最弱,因为它具有氮原子。
参考文献
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