HomekyКүчтүү кислоталар, суперкислоталар жана дүйнөдөгү эң күчтүү кислоталар

Күчтүү кислоталар, суперкислоталар жана дүйнөдөгү эң күчтүү кислоталар

Кислоталар көп адамдар ойлогондон алда канча кеңири таралган заттар. Алар биз жеген тамак-аштан, ичкен суюктуктардан, аппараттарыбызды кубаттаган батарейкалардан жана башкаларда ар кандай жерлерде бар. Кислоталар бардык жерде болушунан тышкары, касиеттери жагынан да абдан ар түрдүү, алардын эң негизгиси, кокусунан жана так айтканда, кычкылдуулугу. Кийинки бөлүмдөрдө кислота түшүнүгүн ар кандай көз караштардан карап чыгабыз, күчтүү кислоталар эмне экенин аныктайбыз жана илимге белгилүү болгон эң күчтүү кислоталардын мисалдарын да көрөбүз.

кислота деген эмне?

Кислоталардын жана негиздердин бир нече ар кандай түшүнүктөрү бар. Аррениустун, Бромстеддин жана Лоуридин айтымында, кислота протондорду (H + иондорун ) эритмеде чыгарууга жөндөмдүү болгон ар кандай химиялык зат . Бул түшүнүк биз кислоталар деп эсептеген кошулмалардын басымдуу көпчүлүгү үчүн ылайыктуу болгону менен, кислоталар сыяктуу аракеттенген жана кислоталык рН менен эритмелерди чыгарган, бирок ага карабастан суутек катиондору да жок болгон башка заттар үчүн жетишсиз. аларда анын түзүлүшү.

Жогоруда айтылгандарды эске алуу менен, кислотанын эң кеңири жана кабыл алынган түшүнүгү Льюис кислоталарынын түшүнүгү болуп саналат, ага ылайык , кислота бул бир бөлүгүнө электрон жуптарын кабыл алууга жөндөмдүү электрондор жетишсиз (негизинен толук эмес октет менен) ар кандай химиялык зат. негизи , ошентип дативдик же координаттык коваленттик байланышты түзөт. Бул түшүнүк башкаларга караганда алда канча жалпы, анткени ал бизге көнгөн суудагы эритмелерден тышкары кислоталар жана негиздер түшүнүгүн кеңейтүүгө мүмкүндүк берет.

Кислоталуулук кантип өлчөнөт?

Күчтүү жана алсыз кислоталар жөнүндө айта турган болсок, анда кислоталардын салыштырмалуу күчүн өлчөө ыкмасы болушу керек, башкача айтканда, салыштыруу үчүн алардын кычкылдуулугун өлчөй билишибиз керек. Суудагы эритмелерде кычкылдуулук эритмеде гидроний иондорун пайда кылуу жөндөмдүүлүгү менен өлчөнөт, же суунун молекулаларына протондорду түз берүү аркылуу:

Күчтүү кислоталар, суперкислоталар жана дүйнөдөгү эң күчтүү кислоталар

же протонду экинчи суу молекуласына жоготкон суу молекулаларынын координациясы менен:

Күчтүү кислоталар, суперкислоталар жана дүйнөдөгү эң күчтүү кислоталар

Эки учурда тең булар кислота диссоциациясынын константасы же кычкылдык константасы ( Ка ) деп аталган иондук тең салмактуулуктун константасы менен байланышкан кайра жаралуучу реакциялар . Бул константтын мааниси же анын pK a деп аталган терс логарифминин мааниси көбүнчө кислотанын кычкылдуулугун өлчөө катары колдонулат. Бул мааниде кычкылдык константасынын мааниси канчалык жогору болсо (же анын pK a мааниси канчалык төмөн болсо ), кислота ошончолук күчтүү болот жана тескерисинче.

Окшош болгон кычкылдуулук даражасын өлчөөнүн дагы бир жолу, бир аз түз болсо да, ар кандай кислоталардын эритмелеринин рНын эксперименталдык түрдө өлчөө, бирок ошол эле молярдык концентрация менен. рН канчалык төмөн болсо, зат ошончолук кислоталуу болот.

Суперкислоталардын кычкылдуулугу

Кислоттулукту өлчөөнүн жогорудагы ыкмалары суулуу эритмелердеги кислоталар үчүн ылайыктуу болсо да, алар кислоталар башка эриткичтерде (айрыкча апротикалык же суутек эмес эриткичтерде) эриген учурларда же таза кислоталардан башка учурларда пайдалуу эмес. Кошумчалай кетсек, суу жана башка эриткичтер кислотаны түздөөчү эффект деп аталат, бул кислоталыктын белгилүү деңгээлинен кийин бардык кислоталарды эритмеде бирдей алып жүрүүгө алып келет.

Бул кыйынчылыкты жеңүү үчүн, суудагы эритмедеги бардык күчтүү кислоталар бирдей кычкылдуулукка ээ, кычкылдуулукту өлчөөнүн башка жолдору иштелип чыккан. Булар жалпысынан кычкылдык функциялар деп аталат, эң кеңири таралганы Гамметт же H 0 кычкылдык функциясы . Бул функция түшүнүгү боюнча рНга окшош жана Бромстед кислотасынын 2,4,6-тринитроанилин сыяктуу өтө алсыз жалпы негизди протондоо жөндөмдүүлүгүн билдирет жана төмөнкүчө берилет:

Гамметтин кислоталык функциясы

Бул учурда pK HB+ таза кислотада эригендеги алсыз негиздин конъюгат кислотасынын кычкылдык константасынын терс логарифм, [B] протондалбаган негиздин молярдык концентрациясы, ал эми [HB + ] анын конъюгат кислотасы. H 0 канчалык төмөн болсо , кычкылдыгы ошончолук жогору болот. Маалымат үчүн, күкүрт кислотасынын Гамметт функциясынын мааниси -12.

күчтүү кислоталар жана алсыз кислоталар

Күчтүү кислоталар суудагы эритмеде толугу менен диссоциациялануучу кислоталар деп эсептелет. Башка сөз менен айтканда, алар сууда диссоциациялануу кайтарылгыс процесс болуп саналат. Башка жагынан алып караганда, алсыз кислоталар сууда толук диссоциацияланбагандар, анткени алардын диссоциацияланышы кайтуучу жана алар менен байланышкан салыштырмалуу аз кислоталык константага ээ.

Супер кислоталар

Күчтүү кислоталардан тышкары суперкислоталар да бар. Мунун баары таза күкүрт кислотасынан күчтүү кислоталар. Бул кислоталар ушунчалык күчтүү болгондуктан, алар биз демейде нейтралдуу деп ойлогон заттарды да, ал тургай, башка күчтүү кислоталарды да протондоштурууга жөндөмдүү.

Жалпы күчтүү кислоталардын тизмеси

Эң кеңири таралган күчтүү кислоталар:

  • Күкүрт кислотасы (H 2 SO 4 , биринчи диссоциация гана)
  • Азот кислотасы ( HNO3 )
  • Перхлор кислотасы (HClO 4 )
  • Туз кислотасы (HCl)
  • Гидройод кислотасы (HI)
  • Гидробромик кислотасы (HBr)
  • Trifloroacetic кислотасы (CF 3 COOH)

Күчтүү кислоталардын бир нече кошумча мисалдары бар, бирок көпчүлүк кислоталар алсыз.

Фторантимондук кислота: дүйнөдөгү эң күчтүү кислота

Эң күчтүү кислота HSbF 6 формуласы менен фторантимоникалык кислота деп аталган суперкислота болуп саналат . Ал сурьманын пентафториди (SbF 5 ) фториди суутек (HF) менен реакциялаштырып даярдалат .

Фторантимон кислотасы, дүйнөдөгү эң күчтүү кислота.

Бул реакция гексакоординацияланган ионду [SbF 6 – ] жаратат, ал 6 фтор атомунун терс зарядын таратуучу жана стабилдештирүүчү көп резонанстык түзүмдөрдүн эсебинен өтө туруктуу, мезгилдик таблицадагы эң электр терс элемент.

Кислоталык жагынан бул кислотанын Гамметтин кычкылдык функциясынын мааниси –21 менен –24 ортосунда болот, демек, бул кислота таза күкүрт кислотасынан 10 9 менен 10 12 эсеге жогору (Гамметтин кычкылдык функциясы логарифмдик функция экенин эстен чыгарбоо керек, ошондуктан бир бирдиктин ар бир өзгөрүүсү чоңдуктун бир тартибин өзгөртүүнү билдирет).

Башка суперкислоталардын тизмеси

  • Трифлик кислотасы же trifluorometansülfonic кислотасы (CF 3 SO 3 H)
  • Фторсульфон кислотасы (FSO 3 H)
  • Сыйкырдуу кислота (SbF5) -FSO 3H

Шилтемелер

Бронстед-Лоури суперкислоталары жана Гамметт кислоталык функциясы. (2021-жыл, 4-октябрь). https://chem.libretexts.org/@go/page/154234

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

Фаррелл, I. (2021-жыл, 21-октябрь). Дүйнөдөгү эң күчтүү кислота кайсы? CSR билим берүү. https://edu.rsc.org/everyday-chemistry/whats-the-strongest-acid-in-the-world/4014526.article

Ганнингер, Д. (2020-жыл, 26-октябрь). Дүйнөдөгү эң күчтүү кислота – Knowledge Stew . Орто. 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-декабрь). Дүйнөдөгү эң күчтүү кислоталар [Видео]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=cbN37yRV-ZY