HomeisSterkar sýrur, ofursýrur og sterkasta sýra í heimi

Sterkar sýrur, ofursýrur og sterkasta sýra í heimi

Sýrur eru mun algengari efni en margir gera sér grein fyrir. Þau eru til staðar á alls kyns stöðum, allt frá matnum sem við borðum, vökvanum sem við drekkum, rafhlöðurnar sem knýja tækin okkar og fleira. Auk þess að vera alls staðar nálægur eru sýrur einnig mjög fjölbreyttar þegar kemur að eiginleikum þeirra, þar sem mikilvægast er, fyrir tilviljun og nákvæmlega, sýrustig þeirra. Í eftirfarandi köflum munum við fara yfir hugtakið sýru frá mismunandi sjónarhornum, skilgreina hvað eru sterkar sýrur og einnig sjáum við dæmi um sterkustu sýrur sem vísindin þekkja.

Hvað er sýra?

Það eru nokkur mismunandi hugtök um sýrur og basa. Samkvæmt bæði Arrhenius og Bromsted og Lowry er sýra hvaða efnafræðilega efni sem er sem hefur getu til að losa róteindir (H + jónir ) í lausn. Þó að þetta hugtak sé viðeigandi fyrir langflest efnasamböndin sem við teljum vera sýrur, er það ófullnægjandi fyrir önnur efni sem hegða sér eins og sýrur og framleiða lausnir með súrt sýrustig, en þrátt fyrir það eru ekki einu sinni vetniskatjónir. í þeim.bygging þess.

Með hliðsjón af ofangreindu er víðtækasta og viðurkenndasta hugtakið um sýru það sem er Lewis-sýrur, en samkvæmt því er sýra hvers kyns efnafræðilegt efni sem skortir rafeindir (almennt með ófullnægjandi oktett) sem getur tekið á móti rafeindapari í hverjum hluta af basi og myndar þannig samgilt samgild tengi. Þetta hugtak er miklu almennara en hinar, þar sem það gerir okkur kleift að víkka út hugmyndina um sýrur og basa umfram þær vatnslausnir sem við eigum að venjast.

Hvernig er sýrustig mælt?

Ef við viljum tala um sterkar og veikar sýrur þá verðum við að hafa leið til að mæla hlutfallslegan styrk sýra, það er að segja að við verðum að geta mælt sýrustig þeirra til að bera saman. Í vatnslausnum er sýrustig mælt með tilliti til getu til að mynda hýdróníumjónir í lausn, annað hvort með beinni gjöf róteinda til vatnssameinda:

Sterkar sýrur, ofursýrur og sterkasta sýra í heimi

eða með samhæfingu vatnssameinda sem framleiða tap á róteind í aðra vatnssameind:

Sterkar sýrur, ofursýrur og sterkasta sýra í heimi

Í báðum tilfellum er um að ræða afturkræf viðbrögð sem tengjast jónajafnvægisfasta sem kallast sýrudreifingarfasti eða sýrustigsfasti ( Ka ). Gildi þessa fasta, eða neikvæða logaritma hans, kallaður pK a , er oft notað sem mælikvarði á sýrustig sýru. Í þessum skilningi, því hærra sem gildi sýrustigsfastans er (eða því lægra sem pK a hans er ), því sterkari verður sýran og öfugt.

Önnur leið til að mæla sýrustig sem er svipuð, þó aðeins beinari, er með tilraunamælingu á sýrustigi lausna af mismunandi sýrum, en með sama mólstyrk. Því lægra sem pH er, því súrara er efnið.

Sýrustig ofursýra

Þó að ofangreindar aðferðir til að mæla sýrustig séu hentugar fyrir sýrur í vatnslausnum, þá eru þær ekki gagnlegar fyrir tilvik þar sem sýrur eru leystar upp í öðrum leysum (sérstaklega aprótískum eða ekki vetnisleysum) eða mikið nema ef um hreinar sýrur er að ræða. Auk þess hafa vatn og önnur leysiefni það sem kallast sýrujöfnunaráhrif, sem veldur því að allar sýrur, eftir ákveðið sýrustig, hegða sér á sama hátt í lausn.

Til að vinna bug á þessum erfiðleikum, að allar sterkar sýrur í vatnslausn hafi sama sýrustig, hafa aðrar leiðir til að mæla sýrustig verið hugsaðar. Samanlagt eru þetta kölluð sýrustig, algengasta er Hammett eða H 0 sýrustig . Þessi virkni er svipuð í hugmyndafræði og pH, og táknar getu Bromsted-sýru til að rótóna mjög veikan almennan basa, eins og 2,4,6-trínítróanilín, og er gefin af:

Hammett sýrustigsvirkni

Í þessu tilviki er pK HB+ neikvæður logaritmi sýrufasts samtengdu sýru veika basans þegar hann er leystur upp í hreinu sýrunni, [B] er mólstyrkur órótónaða basans og [HB + ] er styrkur samtengda sýru þess. Því lægra sem H 0 er, því hærra er sýrustigið. Til viðmiðunar hefur brennisteinssýra Hammett fallgildið -12.

sterkar sýrur og veikar sýrur

Sterkar sýrur eru taldar vera allar þær sem sundrast alveg í vatnslausn. Með öðrum orðum, þeir eru þeir þar sem sundrun í vatni er óafturkræft ferli. Aftur á móti eru veikar sýrur þær sem sundrast ekki alveg í vatni vegna þess að sundrun þeirra er afturkræf og þær hafa tiltölulega lágan sýrufasta tengda þeim.

Ofursýrurnar

Auk sterkra sýra eru líka ofursýrur. Þetta eru allar þessar sýrur sem eru sterkari en hrein brennisteinssýra. Þessar sýrur eru svo sterkar að þær geta myndað jafnvel efni sem við teljum venjulega vera hlutlaus, og þær geta jafnvel myndað aðrar sterkar sýrur.

Listi yfir algengar sterkar sýrur

Algengustu sterku sýrurnar eru:

  • Brennisteinssýra (H 2 SO 4 , aðeins fyrsta sundrunin)
  • Saltpéturssýra ( HNO3 )
  • Perklórsýra ( HClO4 )
  • Saltsýra (HCl)
  • Joodsýra (HI)
  • Vetnisbrómsýra (HBr)
  • Tríflúorediksýra (CF 3 COOH)

Það eru nokkur dæmi til viðbótar um sterkar sýrur, en flestar sýrur eru veikar.

Flúorantímónsýra: Sterkasta sýra í heimi

Sterkasta þekkta sýran er ofursýra sem kallast flúorantímónsýra með formúluna HSbF 6 . Það er framleitt með því að hvarfa antímónpentaflúoríð (SbF 5 ) við vetnisflúoríð (HF).

Flúorantímónsýra, sterkasta sýra í heimi.

Þetta hvarf myndar sexsamræmdu jónina [SbF 6 – ] sem er afar stöðug vegna margra ómunabygginga sem dreifa og koma á stöðugleika neikvæðu hleðslunnar yfir 6 flúoratóm, sem er rafneikvæddasta frumefnið í lotukerfinu.

Hvað varðar sýrustig hefur þessi sýra Hammett sýrustigsgildi á milli –21 og –24, sem þýðir að þessi sýra er á milli 10 9 og 10 12 sinnum súrari en hrein brennisteinssýra (mundu að sýrustig Hammetts er lógaritmískt fall, svo hver breyting á einni einingu felur í sér breytingu um eina stærðargráðu).

Listi yfir aðrar ofursýrur

  • Triflinsýra eða tríflúormetansúlfónsýra (CF 3 SO 3 H)
  • Flúorsúlfónsýra (FSO 3 H)
  • Töfrasýra (SbF5)-FSO 3 H

Heimildir

Brønsted-Lowry ofursýrur og Hammett sýrustigið. (2021, 4. október). https://chem.libretexts.org/@go/page/154234

Chang, R. (2021). Efnafræði ( 11. útgáfa). MCGRAW HILL MENNTUN.

Farrell, I. (2021, 21. október). Hver er sterkasta sýra í heimi? Fræðsla um samfélagsábyrgð. https://edu.rsc.org/everyday-chemistry/whats-the-strongest-acid-in-the-world/4014526.article

Ganninger, D. (2020, 26. október). Sterkasta sýra í heimi – Þekkingarplokkfiskur . Miðlungs. https://medium.com/knowledge-stew/the-strongest-acid-in-the-world-eb7700770b78#:%7E:text=Fluoroantimonic%20acid%20is%20the%20strongest,a%20host%20of%20other% 20 efni

SciShow. (2016, 19. desember). Sterkustu sýrur í heimi [Myndband]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=cbN37yRV-ZY

Previous article
Next article