Homekaძლიერი მჟავები, სუპერმჟავები და ყველაზე ძლიერი მჟავა მსოფლიოში

ძლიერი მჟავები, სუპერმჟავები და ყველაზე ძლიერი მჟავა მსოფლიოში

მჟავები ბევრად უფრო გავრცელებული ნივთიერებებია, ვიდრე ბევრს ესმის. ისინი გვხვდება ყველანაირ ადგილას, საკვებიდან, რომელსაც ჩვენ ვსვამთ, ბატარეებიდან, რომლებიც კვებავს ჩვენს მოწყობილობებს და სხვა. გარდა იმისა, რომ ყველგან გვხვდება, მჟავები ასევე ძალიან მრავალფეროვანია, როდესაც საქმე ეხება მათ თვისებებს, რომელთაგან ყველაზე მნიშვნელოვანია, შემთხვევით და ზუსტად, მათი მჟავიანობა. შემდეგ თავებში განვიხილავთ მჟავის ცნებას სხვადასხვა თვალსაზრისით, განვსაზღვრავთ რა არის ძლიერი მჟავები და ასევე ვნახავთ მეცნიერებისთვის ცნობილი უძლიერესი მჟავების მაგალითებს.

რა არის მჟავა?

მჟავებისა და ფუძეების რამდენიმე განსხვავებული კონცეფცია არსებობს. როგორც არენიუსის, ასევე ბრომსტედისა და ლოურის მიხედვით, მჟავა არის ნებისმიერი ქიმიური ნივთიერება, რომელსაც აქვს უნარი გაათავისუფლოს პროტონები (H + იონები ) ხსნარში. მიუხედავად იმისა, რომ ეს კონცეფცია შეესაბამება იმ ნაერთების დიდ უმრავლესობას, რომლებსაც ჩვენ მჟავებად მივიჩნევთ, ის არაადეკვატურია სხვა ნივთიერებებისთვის, რომლებიც იქცევიან მჟავებად და წარმოქმნიან ხსნარებს მჟავე pH-ით, მაგრამ რომლებსაც, ამის მიუხედავად, წყალბადის კათიონებიც კი არ აქვთ. მათში.მისი სტრუქტურა.

ზემოაღნიშნულიდან გამომდინარე, მჟავის ყველაზე ფართო და ყველაზე მიღებული კონცეფცია არის ლუისის მჟავების კონცეფცია, რომლის მიხედვითაც მჟავა არის ნებისმიერი ქიმიური ნივთიერება, რომელსაც აკლია ელექტრონები (ზოგადად, არასრული ოქტეტით), რომელსაც შეუძლია მიიღოს ელექტრონების წყვილი ნაწილზე. ფუძე , რითაც წარმოიქმნება დატიური ან კოვალენტური კოვალენტური ბმა. ეს კონცეფცია ბევრად უფრო ზოგადია, ვიდრე სხვები, რადგან ის საშუალებას გვაძლევს გავაფართოვოთ მჟავების და ფუძეების კონცეფცია იმ წყალხსნარების მიღმა, რომლებსაც ჩვენ შევეჩვიეთ.

როგორ იზომება მჟავიანობა?

თუ გვინდა ვისაუბროთ ძლიერ და სუსტ მჟავებზე, უნდა გვქონდეს მჟავების ფარდობითი სიძლიერის გაზომვის ხერხი, ანუ უნდა შევძლოთ მათი მჟავიანობის გაზომვა, რომ შევადაროთ. წყალხსნარებში, მჟავიანობა იზომება ხსნარში ჰიდრონიუმის იონების წარმოქმნის უნარის მიხედვით, ან პროტონების პირდაპირი შემოწირულობით წყლის მოლეკულებში:

ძლიერი მჟავები, სუპერმჟავები და ყველაზე ძლიერი მჟავა მსოფლიოში

ან წყლის მოლეკულების კოორდინაციით, რომლებიც წარმოქმნიან პროტონის დაკარგვას წყლის მეორე მოლეკულაში:

ძლიერი მჟავები, სუპერმჟავები და ყველაზე ძლიერი მჟავა მსოფლიოში

ორივე შემთხვევაში, ეს არის შექცევადი რეაქციები, რომლებიც დაკავშირებულია იონური წონასწორობის მუდმივთან, რომელსაც ეწოდება მჟავის დისოციაციის მუდმივი ან მჟავიანობის მუდმივი ( Ka ) . ამ მუდმივის მნიშვნელობა, ან მისი უარყოფითი ლოგარითმი, რომელსაც pK a , ხშირად იყენებენ მჟავის მჟავიანობის საზომად. ამ თვალსაზრისით, რაც უფრო მაღალია მჟავიანობის მუდმივი მნიშვნელობა (ან რაც უფრო დაბალია მისი pK a მნიშვნელობა ), მით უფრო ძლიერი იქნება მჟავა და პირიქით.

მჟავიანობის ხარისხის გაზომვის კიდევ ერთი გზა, რომელიც მსგავსია, თუმცა ოდნავ უფრო პირდაპირი, არის სხვადასხვა მჟავების ხსნარის pH-ის ექსპერიმენტული გაზომვა, მაგრამ იგივე მოლური კონცენტრაციით. რაც უფრო დაბალია pH, მით უფრო მჟავეა ნივთიერება.

სუპერმჟავების მჟავიანობა

მიუხედავად იმისა, რომ მჟავიანობის გაზომვის ზემოაღნიშნული გზები შესაფერისია წყალხსნარებში მჟავებისთვის, ისინი არ არის გამოსადეგი იმ შემთხვევებისთვის, როდესაც მჟავები იხსნება სხვა გამხსნელებში (განსაკუთრებით აპროტიკულ ან წყალბადის გამხსნელებში) ან ბევრად, გარდა სუფთა მჟავებისა. გარდა ამისა, წყალს და სხვა გამხსნელებს აქვთ ის, რასაც უწოდებენ მჟავას გამათანაბრებელ ეფექტს, რაც იწვევს ყველა მჟავას მჟავიანობის გარკვეული დონის შემდეგ, ერთნაირად იქცევა ხსნარში.

ამ სირთულის დასაძლევად, რომ წყალხსნარში ყველა ძლიერ მჟავას აქვს იგივე მჟავიანობა, გამოიგონეს მჟავიანობის გაზომვის სხვა გზები. ერთობლივად, მათ უწოდებენ მჟავიანობის ფუნქციებს, ყველაზე გავრცელებულია Hammett ან H 0 მჟავიანობის ფუნქცია . ეს ფუნქცია მსგავსია pH-ის კონცეფციით და წარმოადგენს ბრომსტედის მჟავის უნარს, მოახდინოს ძალიან სუსტი ზოგადი ბაზის პროტონაცია, როგორიცაა 2,4,6-ტრინიტროანილინი და მოცემულია:

ჰამეტის მჟავიანობის ფუნქცია

ამ შემთხვევაში, pK HB+ არის სუსტი ფუძის კონიუგირებული მჟავის მჟავიანობის მუდმივის უარყოფითი ლოგარითმი, როდესაც იხსნება სუფთა მჟავაში, [B] არის არაპროტონირებული ფუძის მოლური კონცენტრაცია და [HB + ] არის კონცენტრაცია. მისი კონიუგირებული მჟავა. რაც უფრო დაბალია H 0 , მით უფრო მაღალია მჟავიანობა. ცნობისთვის, გოგირდის მჟავას აქვს ჰამეტის ფუნქციის მნიშვნელობა -12.

ძლიერი მჟავები და სუსტი მჟავები

ძლიერ მჟავებად ითვლება ყველა ის, რომელიც მთლიანად იშლება წყალხსნარში. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ისინი არიან ისეთები, რომლებისთვისაც წყალში დისოციაცია შეუქცევადი პროცესია. მეორეს მხრივ, სუსტი მჟავები არის ის მჟავები, რომლებიც მთლიანად არ იშლება წყალში, რადგან მათი დისოციაცია შექცევადია და მათთან დაკავშირებულია შედარებით დაბალი მჟავიანობის მუდმივი.

სუპერმჟავები

გარდა ძლიერი მჟავებისა, არის სუპერმჟავებიც. ეს არის ყველა ის მჟავა, რომელიც უფრო ძლიერია ვიდრე სუფთა გოგირდის მჟავა. ეს მჟავები იმდენად ძლიერია, რომ მათ შეუძლიათ პროტონირება მოახდინონ ისეთ ნივთიერებებზეც კი, რომლებიც ჩვენ ჩვეულებრივ ნეიტრალურად მიგვაჩნია და მათ შეუძლიათ სხვა ძლიერი მჟავების პროტონირებაც კი.

საერთო ძლიერი მჟავების სია

ყველაზე გავრცელებული ძლიერი მჟავებია:

  • გოგირდის მჟავა (H 2 SO 4 , მხოლოდ პირველი დისოციაცია)
  • აზოტის მჟავა (HNO 3 )
  • პერქლორინის მჟავა ( HClO4 )
  • მარილმჟავა (HCl)
  • ჰიდროიოდური მჟავა (HI)
  • ჰიდრობრომის მჟავა (HBr)
  • ტრიფტორძმარმჟავა (CF 3 COOH)

არსებობს ძლიერი მჟავების რამდენიმე დამატებითი მაგალითი, მაგრამ მჟავების უმეტესობა სუსტია.

ფტორანტიმონური მჟავა: ყველაზე ძლიერი მჟავა მსოფლიოში

ყველაზე ძლიერი ცნობილი მჟავა არის სუპერმჟავა, რომელსაც ეწოდება ფტორანტიმონური მჟავა ფორმულით HSbF 6 . იგი მზადდება ანტიმონის პენტაფტორიდის (SbF 5 ) რეაქციის შედეგად წყალბადის ფტორთან (HF).

ფტორანტიმონის მჟავა, ყველაზე ძლიერი მჟავა მსოფლიოში.

ეს რეაქცია წარმოქმნის ექვსკოორდინირებულ იონს [SbF 6 – ], რომელიც უკიდურესად სტაბილურია მრავალი რეზონანსული სტრუქტურის გამო, რომელიც ანაწილებს და ასტაბილურებს უარყოფით მუხტს ფტორის 6 ატომზე, რაც ყველაზე ელექტროუარყოფითი ელემენტია პერიოდულ სისტემაში.

მჟავიანობის თვალსაზრისით, ამ მჟავას აქვს ჰემეტის მჟავიანობის ფუნქციის მნიშვნელობა -21-დან -24-მდე, რაც ნიშნავს, რომ ეს მჟავა 109-დან 10 -მდე 12 -ჯერ უფრო მჟავეა ვიდრე სუფთა გოგირდის მჟავა (გახსოვდეთ, რომ ჰემეტის მჟავიანობის ფუნქცია ლოგარითმული ფუნქციაა. ერთი ერთეულის ყოველი ცვლილება გულისხმობს სიდიდის ერთი რიგის ცვლილებას).

სხვა სუპერმჟავების სია

  • ტრიფლის მჟავა ან ტრიფტორმეთანესულფონის მჟავა (CF 3 SO 3 H)
  • ფტორსულფონის მჟავა (FSO 3 H)
  • მაგიური მჟავა (SbF5)-FSO 3 H

ცნობები

ბრონსტედ-ლოურის სუპერმჟავები და ჰამეტის მჟავიანობის ფუნქცია. (2021, 4 ოქტომბერი). https://chem.libretexts.org/@go/page/154234

Chang, R. (2021). ქიმია ( მე-11 გამოცემა). MCGRAW HILL განათლება.

Farrell, I. (2021, 21 ოქტომბერი). რა არის ყველაზე ძლიერი მჟავა მსოფლიოში? CSR განათლება. https://edu.rsc.org/everyday-chemistry/whats-the-strongest-acid-in-the-world/4014526.article

Ganninger, D. (2020, 26 ოქტომბერი). ყველაზე ძლიერი მჟავა მსოფლიოში – ცოდნის ჩაშუშული . საშუალო. https://medium.com/knowledge-stew/the-strongest-acid-in-the-world-eb7700770b78#:%7E:text=Fluoroantimonic%20acid%20is%20the%20strongest,a%20host%20of%20other% 20 ნივთიერება

SciShow. (2016, 19 დეკემბერი). ყველაზე ძლიერი მჟავები მსოფლიოში [ვიდეო]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=cbN37yRV-ZY