HomeeoFortaj acidoj, superacidoj kaj la plej forta acido en la mondo

Fortaj acidoj, superacidoj kaj la plej forta acido en la mondo

Acidoj estas multe pli oftaj substancoj ol multaj homoj pensas. Ili ĉeestas en ĉiaj lokoj de la manĝaĵo, kiun ni manĝas, la likvaĵoj, kiujn ni trinkas, la baterioj, kiuj funkciigas niajn aparatojn, kaj pli. Krom esti ĉieaj, acidoj ankaŭ estas tre diversaj se temas pri siaj propraĵoj, la plej grava el kiuj estas, cetere kaj ĝuste, ilia acideco. En la sekvaj sekcioj ni revizios la koncepton de acido de malsamaj vidpunktoj, ni difinos kio estas fortaj acidoj kaj ni ankaŭ vidos ekzemplojn de la plej fortaj acidoj konataj de scienco.

Kio estas acido?

Estas pluraj malsamaj konceptoj de acidoj kaj bazoj. Laŭ kaj Arrhenius kaj Bromsted kaj Lowry, acido estas ajna kemia substanco kiu havas la kapablon liberigi protonojn (H + jonoj ) en solvaĵo. Kvankam ĉi tiu koncepto taŭgas por la granda plimulto de la kunmetaĵoj, kiujn ni konsideras acidaj, ĝi estas netaŭga por aliaj substancoj, kiuj kondutas kiel acidaj kaj kiuj produktas solvaĵojn kun acida pH, sed kiuj, malgraŭ tio, eĉ ne havas hidrogenajn katjonojn. en ili.ĝia strukturo.

Konsiderante la supre, la plej larĝa kaj plej akceptita koncepto de acido estas tiu de Lewis-acidoj, laŭ kiu acido estas ajna kemia substanco mankanta je elektronoj (ĝenerale kun nekompleta okteto) kapabla ricevi paron da elektronoj po parto de bazo , tiel formante dativan aŭ koordinatan kovalentan ligon. Ĉi tiu koncepto estas multe pli ĝenerala ol la aliaj, ĉar ĝi permesas al ni vastigi la koncepton de acidoj kaj bazoj preter la akvaj solvaĵoj al kiuj ni kutimas.

Kiel oni mezuras acidecon?

Se ni volas paroli pri fortaj kaj malfortaj acidoj, ni devas havi manieron mezuri la relativan forton de acidoj, tio estas, ni devas povi mezuri ilian acidecon por kompari. En akvaj solvaĵoj, acideco estas mezurita laŭ la kapablo generi hidroniojonojn en solvaĵo, aŭ per rekta donaco de protonoj al akvomolekuloj:

Fortaj acidoj, superacidoj kaj la plej forta acido en la mondo

aŭ per kunordigo de akvomolekuloj kiuj produktas la perdon de protono al dua akvomolekulo:

Fortaj acidoj, superacidoj kaj la plej forta acido en la mondo

En ambaŭ kazoj, tiuj estas reigeblaj reagoj kiuj estas rilataj al jona ekvilibrokonstanto nomita la acida disociiĝokonstanto aŭ acideckonstanto ( K ​​a ). La valoro de ĉi tiu konstanto, aŭ ĝia negativa logaritmo, nomita pK a , estas ofte uzata kiel mezuro de la acideco de acido. Tiusence, ju pli alta estas la valoro de la acideca konstanto (aŭ ju pli malalta la valoro de ĝia pK a ), des pli forta estos acido, kaj inverse.

Alia maniero de mezuri la gradon de acideco kiu estas simila, kvankam iom pli rekta, estas eksperimente mezuri la pH de solvoj de malsamaj acidoj, sed kun la sama mola koncentriĝo. Ju pli malalta la pH, des pli acida la substanco.

La acideco de superacidoj

Kvankam la ĉi-supraj manieroj de mezuri acidecon taŭgas por acidoj en akvaj solvaĵoj, ili ne estas utilaj por kazoj kie acidoj estas dissolvitaj en aliaj solviloj (aparte aprotaj aŭ ne-hidrogenaj solviloj) aŭ multe krom en la kazo de puraj acidoj. Krome, akvo kaj aliaj solviloj havas tion, kion oni nomas acidniveliga efiko, kiu igas ĉiujn acidojn, post certa acidnivelo, konduti same en solvaĵo.

Por venki ĉi tiun malfacilaĵon, ke ĉiuj fortaj acidoj en akva solvaĵo havas la saman acidecon, aliaj manieroj mezuri acidecon estis elpensitaj. Kolektive, tiuj estas nomitaj acidecfunkcioj, la plej ofta estante la Hammett aŭ H 0 acidecfunkcio . Tiu funkcio estas simila en koncepto al pH, kaj reprezentas la kapablon de Bromsted-acido protonigi tre malfortan senmarkan bazon, kiel ekzemple 2,4,6-trinitroanilino, kaj ricevas per:

Hammett-acideca funkcio

En ĉi tiu kazo, pK HB+ estas la negativa logaritmo de la acideckonstanto de la konjugaciita acido de la malforta bazo kiam dissolvite en la pura acido, [B] estas la molara koncentriĝo de la neprotonata bazo, kaj [HB + ] estas la koncentriĝo de ĝia konjugaciita acido. Ju pli malalta la H 0 , des pli alta la acideco. Por referenco, sulfata acido havas Hammett-funkcian valoron de -12.

fortaj acidoj kaj malfortaj acidoj

Fortaj acidoj estas konsiderataj kiel ĉiuj tiuj, kiuj tute disiĝas en akva solvaĵo. Alivorte, ili estas tiuj por kiuj disociiĝo en akvo estas neinversigebla procezo. Aliflanke, malfortaj acidoj estas tiuj kiuj ne tute disiĝas en akvo ĉar ilia disociiĝo estas reigebla kaj ili havas relative malaltan acidkonstanton asociitan kun ili.

La Superacidoj

Krom fortaj acidoj, ekzistas ankaŭ superacidoj. Ĉi tiuj estas ĉiuj tiuj acidoj, kiuj estas pli fortaj ol pura sulfata acido. Ĉi tiuj acidoj estas tiom fortaj, ke ili kapablas protonigi eĉ substancojn, kiujn ni kutime opinias neŭtralaj, kaj ili eĉ povas protonigi aliajn fortajn acidojn.

Listo de oftaj fortaj acidoj

La plej oftaj fortaj acidoj estas:

  • Sulfura acido (H 2 SO 4 , nur la unua distanciĝo)
  • Nitrata acido ( HNO3 )
  • Perklora acido (HClO 4 )
  • Klorida acido (HCl)
  • Hidroida acido (HI)
  • Bromacida acido (HBr)
  • Trifluoraceta acido (CF 3 COOH)

Estas kelkaj pliaj ekzemploj de fortaj acidoj, sed plej multaj acidoj estas malfortaj.

Fluoroantimona Acido: La Plej Forta Acido en la Mondo

La plej forta konata acido estas superacido nomata fluoroantimona acido kun la formulo HSbF 6 . Ĝi estas preparita reagante antimona pentafluorido (SbF 5 ) kun hidrogena fluorido (HF).

Fluoroantimona acido, la plej forta acido en la mondo.

Ĉi tiu reago generas la heksakunordigan jonon [SbF 6 – ] kiu estas ekstreme stabila pro multoblaj resonancaj strukturoj kiuj distribuas kaj stabiligas la negativan ŝargon super 6 fluoraj atomoj, kio estas la plej elektronegativa elemento en la perioda tabelo.

Laŭ acideco, tiu ĉi acido havas Hammett-acidecan funkcion valoron inter –21 kaj –24, kio signifas, ke tiu ĉi acido estas inter 10 9 kaj 10 12 fojojn pli acida ol pura sulfata acido (memoru, ke la acidecfunkcio de Hammett estas logaritma funkcio, do ĉiu ŝanĝo de unu unuo implicas ŝanĝon de unu grandordo).

Listo de aliaj superacidoj

  • Triflila acido aŭ trifluorometansulfona acido (CF 3 SO 3 H)
  • Fluorosulfona acido (FSO 3 H)
  • Magia acido (SbF5)-FSO 3 H

Referencoj

Brønsted-Lowry Superacids kaj la Hammett-Acideca Funkcio. (2021, oktobro 4). https://chem.libretexts.org/@go/page/154234

Chang, R. (2021). Kemio ( 11 -a red.). MCGRAW HILL EDUKADO.

Farrell, I. (2021, oktobro 21). Kio estas la plej forta acido en la mondo? CSR-Eduko. https://edu.rsc.org/everyday-chemistry/whats-the-strongest-acid-in-the-world/4014526.article

Ganninger, D. (2020, oktobro 26). La Plej Forta Acido en la Monda-Scio-Stufaĵo . Meza. https://medium.com/knowledge-stew/the-strongest-acid-in-the-world-eb7700770b78#:%7E:text=Fluoroantimonic%20acid%20is%20the%20strongest,a%20host%20of%20other% 20 substancoj

SciShow. (2016, 19-a de decembro). La Plej Fortaj Acidoj en la Mondo [Video]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=cbN37yRV-ZY