HomekkКүшті қышқылдар, суперқышқылдар және әлемдегі ең күшті қышқыл

Күшті қышқылдар, суперқышқылдар және әлемдегі ең күшті қышқыл

Қышқылдар – бұл көптеген адамдар ойлағаннан әлдеқайда кең таралған заттар. Олар біз жейтін тағамнан, ішетін сұйықтықтардан, құрылғыларымызды қуаттандыратын батареялардан және т.б. әр түрлі жерлерде болады. Қышқылдар барлық жерде болуымен қатар, олардың қасиеттеріне қатысты да өте әртүрлі болады, олардың ең маңыздысы, кездейсоқ және дәлірек айтқанда, олардың қышқылдығы. Келесі бөлімдерде қышқыл түсінігін әр түрлі тұрғыдан қарастырамыз, күшті қышқылдардың не екенін анықтаймыз және ғылымға белгілі күшті қышқылдардың мысалдарын көреміз.

Қышқыл дегеніміз не?

Қышқылдар мен негіздер туралы бірнеше түрлі түсініктер бар. Аррениустың, Бромстед пен Лоуридің пікірінше, қышқыл – ерітіндідегі протондарды (H + иондарын ) босату мүмкіндігі бар кез келген химиялық зат. Бұл концепция біз қышқылдар деп есептейтін қосылыстардың басым көпшілігіне сәйкес болғанымен, қышқылдар сияқты әрекет ететін және қышқыл рН ерітінділер түзетін басқа заттар үшін жеткіліксіз, бірақ соған қарамастан, сутегі катиондары да жоқ. оларда оның құрылымы.

Жоғарыда айтылғандарды ескере отырып, қышқылдың ең кең және ең қабылданған ұғымы Льюис қышқылдары ұғымы болып табылады, оған сәйкес қышқыл деп бір бөлігі үшін электрон жұбын қабылдауға қабілетті электрондары жетіспейтін (әдетте толық емес октетпен) кез келген химиялық зат болып табылады. негізі , осылайша коваленттік немесе координаттық байланыс түзеді. Бұл тұжырымдама басқаларға қарағанда әлдеқайда жалпы, өйткені ол қышқылдар мен негіздер туралы түсінікті біз үйреніп қалған су ерітінділерінен тыс кеңейтуге мүмкіндік береді.

Қышқылдық қалай өлшенеді?

Күшті және әлсіз қышқылдар туралы айтқымыз келсе, қышқылдардың салыстырмалы күшін өлшеу тәсілі болуы керек, яғни салыстыру үшін олардың қышқылдығын өлшей білуіміз керек. Су ерітінділерінде қышқылдық ерітіндідегі гидроний иондарын тудыру қабілетімен немесе су молекулаларына протондарды тікелей беру арқылы өлшенеді:

Күшті қышқылдар, суперқышқылдар және әлемдегі ең күшті қышқыл

немесе протонды екінші су молекуласына жоғалтуды тудыратын су молекулаларының координациясы арқылы:

Күшті қышқылдар, суперқышқылдар және әлемдегі ең күшті қышқыл

Екі жағдайда да бұл қышқылдық диссоциация константасы немесе қышқылдық константасы ( K a ) деп аталатын иондық тепе-теңдік константасымен байланысты қайтымды реакциялар . Бұл тұрақтының мәні немесе оның pK a деп аталатын теріс логарифмі қышқылдың қышқылдығының өлшемі ретінде жиі қолданылады. Бұл мағынада қышқылдық константасының мәні неғұрлым жоғары болса (немесе оның pK a мәні төмен болса), қышқыл соғұрлым күшті болады және керісінше.

Қышқылдық дәрежесін өлшеудің тағы бір әдісі, бірақ біршама тікелей болса да, әртүрлі қышқылдардың ерітінділерінің рН-ын эксперименттік түрде өлшеу, бірақ бірдей молярлық концентрациясы бар. РН неғұрлым төмен болса, зат соғұрлым қышқыл.

Асқын қышқылдардың қышқылдығы

Қышқылдықты өлшеудің жоғарыда аталған әдістері сулы ерітінділердегі қышқылдар үшін қолайлы болғанымен, олар қышқылдар басқа еріткіштерде (әсіресе апротикалық немесе сутегі емес еріткіштер) еріген жағдайларда немесе таза қышқылдарды қоспағанда, көп жағдайда пайдалы емес. Сонымен қатар, су және басқа еріткіштер қышқылды теңестіру деп аталатын әсерге ие, бұл қышқылдықтың белгілі бір деңгейінен кейін барлық қышқылдардың ерітіндіде бірдей әрекет етуіне әкеледі.

Су ерітіндісіндегі барлық күшті қышқылдардың қышқылдығы бірдей болатыны осы қиындықты жеңу үшін қышқылдықты өлшеудің басқа әдістері ойлап табылды. Бұлар жиынтықта қышқылдық функциялары деп аталады, ең көп тарағаны Гамметт немесе H 0 қышқылдық функциясы болып табылады . Бұл функция түсінігі бойынша рН-ға ұқсас және Бромстед қышқылының 2,4,6-тринитроанилин сияқты өте әлсіз жалпы негізді протондау қабілетін білдіреді және келесі түрде беріледі:

Гамметтің қышқылдық функциясы

Бұл жағдайда pK HB+ – таза қышқылда еріген кездегі әлсіз негіздің конъюгат қышқылының қышқылдық константасының теріс логарифмі, [B] – протондалмаған негіздің молярлық концентрациясы, [HB + ] – концентрациясы. оның конъюгат қышқылы. H 0 неғұрлым төмен болса, қышқылдық соғұрлым жоғары болады. Анықтама үшін күкірт қышқылының Гамметт функциясының мәні -12.

күшті және әлсіз қышқылдар

Күшті қышқылдар сулы ерітіндіде толық диссоциацияланатындардың барлығына жатады. Басқаша айтқанда, олар судағы диссоциация қайтымсыз процесс болып табылатындар. Екінші жағынан, әлсіз қышқылдар суда толық диссоциацияланбайтындар, өйткені олардың диссоциациялануы қайтымды және олармен байланысты салыстырмалы түрде төмен қышқылдық константасы бар.

Суперқышқылдар

Күшті қышқылдардан басқа суперқышқылдар да бар. Мұның бәрі таза күкірт қышқылынан күшті қышқылдар. Бұл қышқылдардың күштілігі сонша, олар тіпті біз әдетте бейтарап деп ойлайтын заттарды да протондауға қабілетті, тіпті басқа күшті қышқылдарды да протондай алады.

Жалпы күшті қышқылдардың тізімі

Ең көп таралған күшті қышқылдар:

  • Күкірт қышқылы (H 2 SO 4 , тек бірінші диссоциация)
  • Азот қышқылы (HNO 3 )
  • Перхлор қышқылы (HClO 4 )
  • Тұз қышқылы (HCl)
  • Гидроиод қышқылы (HI)
  • Гидробром қышқылы (HBr)
  • Трифторсірке қышқылы (CF 3 COOH)

Күшті қышқылдардың бірнеше қосымша мысалдары бар, бірақ қышқылдардың көпшілігі әлсіз.

Фторантимон қышқылы: әлемдегі ең күшті қышқыл

Ең күшті қышқыл – HSbF 6 формуласы бар фторантимон қышқылы деп аталатын суперқышқыл . Ол сурьма пентафториді (SbF 5 ) фторид сутегімен (HF) әрекеттесу арқылы дайындалады.

Фторантимон қышқылы, әлемдегі ең күшті қышқыл.

Бұл реакция периодтық кестедегі ең электртеріс элемент болып табылатын 6 фтор атомына теріс зарядты тарататын және тұрақтандыратын көптеген резонанстық құрылымдардың арқасында өте тұрақты гексакоординацияланған ионды [SbF 6 – ] тудырады.

Қышқылдық бойынша бұл қышқылдың Гаммет қышқылдық функциясының мәні –21 мен –24 аралығында болады, яғни бұл қышқыл таза күкірт қышқылына қарағанда 10 9 мен 10 12 есе қышқылдырақ (Гамметтің қышқылдық функциясы логарифмдік функция екенін есте сақтаңыз, сондықтан бір өлшем бірлігінің әрбір өзгеруі бір реттік шаманың өзгеруін білдіреді).

Басқа суперқышқылдардың тізімі

  • Трифл қышқылы немесе трифторметансульфон қышқылы (CF 3 SO 3 H)
  • Фторсульфон қышқылы (FSO 3 H)
  • Сиқырлы қышқыл (SbF5)-FSO 3 H

Анықтамалар

Бронстед-Лоури суперқышқылдары және Гамметт қышқылдық функциясы. (2021 жыл, 4 қазан). https://chem.libretexts.org/@go/page/154234

Чанг, Р. (2021). Химия ( 11-ші басылым). MCGRAW HILL EDUCATION.

Фаррелл, I. (2021, 21 қазан). Әлемдегі ең күшті қышқыл қандай? КӘЖ білімі. https://edu.rsc.org/everyday-chemistry/whats-the-strongest-acid-in-the-world/4014526.article

Ганнингер, Д. (2020, 26 қазан). Дүниедегі ең күшті қышқыл – білім бұқтырмасы . Орташа. https://medium.com/knowledge-stew/the-strongest-acid-in-the-world-eb7700770b78#:%7E:text=Fluoroantimonic%20acid%20is%20the%20strongest,a%20host%20of%20other% 20 заттар

SciShow. (2016 жыл, 19 желтоқсан). Әлемдегі ең күшті қышқылдар [Бейне]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=cbN37yRV-ZY