EEN sterk zuur elke verbinding is die in staat is om volledig en onomkeerbaar protonen of waterstofionen vrij te geven, H+. Omdat ze zo reactief zijn, wordt een groot aantal soorten gedwongen deze H te accepteren+zoals water, waarvan het mengsel potentieel gevaarlijk wordt bij eenvoudig fysiek contact.
Het zuur schenkt een proton aan water, dat als basis werkt om het hydroniumion H te vormen3OF+. De concentratie van het hydroniumion in een oplossing van een sterk zuur is gelijk aan de concentratie van het zuur ([H3OF+] = [HAc]).
In de bovenste afbeelding staat een fles zoutzuur, HCl, met een concentratie van 12M. Hoe hoger de concentratie van een zuur (zwak of sterk), men moet er voorzichtiger mee omspringen; daarom toont de fles het pictogram van een hand die gewond is geraakt door de corrosieve eigenschap van een druppel zuur die erop valt.
Sterke zuren zijn stoffen die moeten worden gehanteerd met het volle besef van hun mogelijke effecten; Door er zorgvuldig mee te werken, kunnen hun eigenschappen voor meerdere doeleinden worden gebruikt, een van de meest voorkomende is de synthese of ontbinding van monsters..
Artikel index
Een sterk zuur dissocieert of ioniseert 100% in waterige oplossing, waarbij een elektronenpaar wordt geaccepteerd. De dissociatie van een zuur kan worden geschetst met de volgende chemische vergelijking:
HAc + HtweeO => EEN- + H.3OF+
Waar HAc het sterke zuur is, en A- zijn geconjugeerde basis.
De ionisatie van een sterk zuur is een proces dat meestal onomkeerbaar is; in zwakke zuren is ionisatie daarentegen omkeerbaar. De vergelijking laat zien dat HtweeOf het is degene die het proton accepteert; maar dat geldt ook voor alcoholen en andere oplosmiddelen.
Deze neiging om protonen te accepteren varieert van stof tot stof, en dus is de zuursterkte van HAc niet in alle oplosmiddelen hetzelfde..
De pH van een sterk zuur is erg laag, tussen 0 en 1 pH-eenheid. Een 0,1 M HCl-oplossing heeft bijvoorbeeld een pH van 1.
Dit kan worden aangetoond door de formule te gebruiken
pH = - log [H+
De pH van een 0,1 M HCl-oplossing kan worden berekend en vervolgens worden toegepast
pH = -log (0,1)
Het verkrijgen van een pH van 1 voor de 0,1 M HCl-oplossing.
De sterkte van zuren is gerelateerd aan hun pKa. Het hydroniumion (H.3OF+) heeft bijvoorbeeld een pKa van -1,74. Over het algemeen hebben sterke zuren pKa met waarden die negatiever zijn dan -1,74, en zijn daarom zuurder dan H zelf3OF+.
De pKa drukt op een bepaalde manier de neiging van het zuur om te dissociëren uit. Hoe lager de waarde, hoe sterker en agressiever het zuur zal zijn. Om deze reden is het handig om de relatieve sterkte van een zuur uit te drukken door de waarde van zijn pKa.
Over het algemeen worden sterke zuren geclassificeerd als bijtend. Er zijn echter uitzonderingen op deze aanname.
Fluorwaterstofzuur is bijvoorbeeld een zwak zuur, maar het is zeer corrosief en kan glas verteren. Daarom moet het in plastic flessen en bij lage temperaturen worden gehanteerd..
Integendeel, een zuur met een grote sterkte zoals carboraan-superzuur, dat ondanks dat het miljoenen keren sterker is dan zwavelzuur, niet corrosief is.
Naarmate er een verschuiving naar rechts plaatsvindt in een periode van het periodiek systeem, neemt de negativiteit van de elementen waaruit de geconjugeerde basis bestaat toe.
Observatieperiode 3 van het periodiek systeem laat bijvoorbeeld zien dat chloor elektronegatiever is dan zwavel en dat zwavel op zijn beurt elektronegatiever is dan fosfor..
Dit komt overeen met het feit dat zoutzuur sterker is dan zwavelzuur, en dit laatste is sterker dan fosforzuur..
Door de elektronegativiteit van de geconjugeerde base van het zuur te verhogen, neemt de stabiliteit van de base toe, en daarom neemt de neiging om te hergroeperen met waterstof om het zuur te regenereren af..
Er moeten echter andere factoren worden overwogen, aangezien dit alleen niet doorslaggevend is.
De sterkte van het zuur hangt ook af van de straal van de geconjugeerde base. De waarneming van groep VIIA van het periodiek systeem (halogenen) laat zien dat de atoomstralen van de elementen waaruit de groep bestaat de volgende relatie hebben: I> Br> Cl> F.
Evenzo behouden de zuren die zich vormen dezelfde afnemende volgorde van de sterkte van de zuren:
HI> HBr> HCl> HF
Concluderend, naarmate de atoomstraal van de elementen van dezelfde groep in het periodiek systeem toeneemt, neemt de sterkte van het zuur dat ze vormen op dezelfde manier toe.
Dit wordt verklaard door de verzwakking van de H-Ac-binding door een slechte overlap van de atoomorbitalen die ongelijk in grootte zijn..
De sterkte van een zuur in een reeks oxacids hangt af van het aantal zuurstofatomen in de geconjugeerde base..
De moleculen met het hoogste aantal zuurstofatomen vormen de soort met de hoogste zuursterkte. Bijvoorbeeld salpeterzuur (HNO3) is een sterker zuur dan salpeterig zuur (HNOtwee.
Aan de andere kant, perchloorzuur (HClO4) is een sterker zuur dan chloorzuur (HClO3En tot slot is hypochloorzuur (HClO) het zuur met de laagste sterkte in de serie.
Voorbeelden van sterke zuren zijn de volgende afnemende volgorde van zuursterkte: HI> HBr> HClO4 > HCl> HtweeSW4 > CH₃C₆H₄SO₃H (tolueensulfonzuur)> HNO3.
Ze zijn allemaal, en de andere die tot nu toe zijn genoemd, voorbeelden van sterke zuren..
HI is sterker dan HBr omdat de H-I-binding gemakkelijker breekt naarmate deze zwakker is. HBr overtreft HClO in zuurgraad4 omdat, ondanks de grote stabiliteit van het anion ClO4- door de negatieve lading te delokaliseren, blijft de H-Br-binding zwakker dan de O-binding3ClO-H.
De aanwezigheid van vier zuurstofatomen maakt echter HClO4 zuurder dan HCl, dat geen zuurstof bevat.
Vervolgens is HCl sterker dan H.tweeSW4 omdat het Cl-atoom elektronegatiever is dan dat van zwavel; en de HtweeSW4 op zijn beurt overtreft het CH₃C₆H₄SO₃H in zuurgraad, dat één zuurstofatoom minder heeft en de binding die de waterstof bij elkaar houdt ook minder polair is.
Eindelijk, de HNO3 Het is het zwakste van allemaal omdat het het stikstofatoom heeft, uit de tweede periode van het periodiek systeem.
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.