VAHVA HAPPO: OMINAISUUDET JA ESIMERKIT - KEMIA - 2026

Vahva happo on mikä tahansa yhdiste, joka kykenee täydellisesti ja palautumattomasti vapauttamalla protoneja tai vetyioneja H ⁺. Ollakseen niin reaktiivinen, suuri joukko lajeja pakotetaan hyväksymään nämä H ⁺; kuten vesi, jonka seoksesta tulee potentiaalisesti vaarallinen yksinkertaisella fyysisellä kosketuksella.

Happo lahjoittaa protoni veteen, joka toimii emäksen muodostamiseksi hydroniumioniin, H ₃ O ⁺. Hydroniumionin konsentraatio vahvan hapon liuoksessa on yhtä suuri kuin hapon konsentraatio (=).

Lähde: tyylikäs Flickrin kautta

Yläkuvassa on suolahapon, HCl-pullo, jonka konsentraatio on 12 M. Mitä suurempi hapon konsentraatio (heikko tai vahva), sitä huolellisempi käsittely sitä tarvitaan; siksi pullossa näkyy piktogrammi kädestä, joka on vaurioitunut syövyttävän ominaisuuden vuoksi, kun siihen putoaa tippaa happoa.

Vahvat hapot ovat aineita, jotka on käsiteltävä täysin tietoisina niiden mahdollisista vaikutuksista; Työskentelemällä niiden kanssa huolellisesti, niiden ominaisuuksia voidaan käyttää moniin tarkoituksiin, joista yksi yleisimpiä on näytteiden synteesi tai keinot liuottaa.

Vahvan hapon ominaisuudet

dissosiaatio

Vahva happo dissosioituu tai ionisoituu 100-prosenttisesti vesiliuoksessa, hyväksymällä elektroneja. Hapon dissosiaatio voidaan hahmotella seuraavalla kemiallisella yhtälöllä:

HAc + H ₂ O => ^- + H ₃ O ⁺

Missä HAc on vahva happo ja A ^- sen konjugaattiemäs.

Vahvan hapon ionisaatio on prosessi, joka on yleensä peruuttamaton; heikot hapot, päinvastoin, ionisaatio on palautuvaa. Yhtälö osoittaa, että H ₂ O on yksi, joka hyväksyy protoni; kuitenkin samoin alkoholit ja muut liuottimet.

Tämä taipumus hyväksyä protoneja vaihtelee aineittain, joten HAc: n happolujuus ei ole sama kaikissa liuottimissa.

pH

Vahvan hapon pH on erittäin alhainen, ollessa välillä 0 - 1 pH-yksikköä. Esimerkiksi 0,1 M HCl-liuoksen pH on 1.

Tämä voidaan osoittaa käyttämällä kaavaa

pH = - log

Voit laskea 0,1 M HCl-liuoksen pH: n, sitten levittää

pH = -logi (0,1)

Saatiin pH 1 0,1 M HCl-liuokselle.

pKa

Happojen lujuus liittyy niiden pKa: han. Hydroniumioniin (H ₃ O ⁺), esimerkiksi, pKa on -1,74. Yleisesti, vahvat hapot pKa-arvoilla enemmän negatiivinen kuin -1,74, ja ovat näin ollen enemmän happamia kuin H ₃ O ^{+ itse}.

PKa ilmaisee tietyllä tavalla hapon taipumusta dissosioitua. Mitä alempi arvo, sitä vahvempi ja aggressiivisempi happo tulee. Tästä syystä on sopivaa ilmaista hapon suhteellinen vahvuus sen pKa-arvolla.

Korroosio

Yleensä vahvat hapot luokitellaan syövyttäviksi. Tästä oletuksesta on kuitenkin poikkeuksia.

Esimerkiksi fluorivetyhappo on heikko happo, mutta se on kuitenkin erittäin syövyttävä ja pystyy sulattamaan lasin. Tämän vuoksi sitä on käsiteltävä muovipulloissa ja alhaisissa lämpötiloissa.

Päinvastoin, erittäin vahva happo, kuten karboraani-superahappo, joka, vaikka se on miljoonia kertoja vahvempi kuin rikkihappo, ei ole syövyttävä.

Vahvuuteen vaikuttavat tekijät

Sen konjugoidun emäksen elektronegatiivisuus

Koska jaksoittaisen taulukon jaksossa tapahtuu oikeinpäin suuntautuvaa muutosta, konjugoidun emäksen muodostavien elementtien negatiivisuus kasvaa.

Jaksollisen taulukon 3 havainnointi osoittaa esimerkiksi, että kloori on enemmän elektronegatiivista kuin rikki ja puolestaan ​​rikki on enemmän elektronegatiivista kuin fosfori.

Tämä on sen tosiasian mukaista, että suolahappo on vahvempi kuin rikkihappo ja jälkimmäinen on vahvempi kuin fosforihappo.

Kun hapon konjugoidun emäksen elektronegatiivisuus kasvaa, emäksen stabiilisuus kasvaa, ja siten sen taipumus ryhtyä uudelleen vedyllä hapon regeneroimiseksi vähenee.

Muita tekijöitä on kuitenkin harkittava, koska tämä yksin ei ole ratkaiseva.

Konjugaatin kantaussäde

Hapon lujuus riippuu myös sen konjugoidun emäksen säteestä. Jaksotaulukon ryhmän VIIA (halogeenit) havainnot osoittavat, että ryhmän muodostavien elementtien atomisäteillä on seuraava suhde: I> Br> Cl> F.

Samoin muodostuneet hapot pitävät happojen lujuuden alenevan samassa järjestyksessä:

HI> HBr> HCl> HF

Yhteenvetona voidaan todeta, että kun jaksollisen taulukon saman ryhmän elementtien atomisäde kasvaa, niiden muodostaman hapon vahvuus kasvaa samalla tavalla.

Tämä selittyy H-Ac-sidoksen heikkenemisellä epätasaisen kokoisten atomiorbitaalien huonolla päällekkäisyydellä.

Happiatomien lukumäärä

Hapon voimakkuus sarjassa happohappoja riippuu happiatomien lukumäärästä konjugaattiemäksessä.

Molekyylit, joissa on eniten happiatomeja, muodostavat lajit, joilla on suurin happolujuus. Esimerkiksi typpihappo (HNO ₃) on vahvempi happo kuin typpihappo (HNO ₂).

Toisaalta perkloorihappo (HClO ₄) on vahvempi happo kuin kloorihappo (HClO ₃). Ja lopuksi, kloorivetyhappo (HClO) on sarjan pienin lujuushappo.

esimerkit

Vahvat hapot voidaan esimerkkeinä seuraavissa alenevassa hapon vahvuus: HI> HBr> HClO ₄ > HCl:> H ₂ SO ₄ > CH₃C₆H₄SO₃H (tolueenisulfonihappo)> HNO ₃.

Kaikki ne ja muut, jotka on tähän mennessä mainittu, ovat esimerkkejä vahvoista hapoista.

HI on vahvempi kuin HBr, koska HI-sidos hajoaa helpommin, koska se on heikompi. HBr ylittää HClO ₄ happamuus, koska, huolimatta suuri vakaus ClO ₄ anioni ^- mukaan delokalisointi negatiivinen varaus, HBr sidos pysyy heikompi kuin O ₃ CIO-H sidoksen.

Kuitenkin, kun läsnä on neljä happiatomia tekee HClO ₄ enemmän happamia kuin HCl: a, joka ei ole happea.

Seuraava, HCl on vahvempi kuin H ₂ SO ₄, koska Cl-atomi on enemmän elektronegatiivinen kuin rikki; ja H ₂ SO _4, puolestaan, on enemmän happamuus kuin CH₃C₆H₄SO ACH, joka on yksi vähemmän happiatomi ja sidos, joka pitää vety yhdessä on myös vähemmän polaarinen.

Lopuksi, HNO ₃ on heikoin kaikista, koska siinä on typpiatomi jaksotaulukon toisesta jaksosta.

Viitteet

1. Shmoopin yliopisto. (2018). Ominaisuudet, jotka määrittävät hapon lujuuden. Palautettu osoitteesta: shmoop.com
2. Wiki-kirjat. (2018). Happojen ja emästen yleinen kemia / ominaisuudet ja teoriat. Palautettu osoitteesta: en.wikibooks.org
3. Acids Info. (2018). Suolahappo: tämän liuoksen ominaisuudet ja sovellukset. Palautettu osoitteesta: acidos.info
4. Helmenstine, tohtori Anne Marie (22. kesäkuuta 2018). Vahvan hapon määritelmä ja esimerkit. Haettu osoitteesta gondo.com
5. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia. (8. painos). CENGAGE -oppiminen.