HomemkСилни киселини, суперкиселини и најсилната киселина на светот

Силни киселини, суперкиселини и најсилната киселина на светот

Киселините се многу почести супстанции отколку што многу луѓе сфаќаат. Тие се присутни на секакви места од храната што ја јадеме, течностите што ги пиеме, батериите што ги напојуваат нашите уреди и многу повеќе. Покрај тоа што се сеприсутни, киселините се и многу разновидни кога станува збор за нивните својства, од кои најважна е, случајно и точно, нивната киселост. Во следните делови ќе го разгледаме концептот на киселина од различни гледишта, ќе дефинираме што се силни киселини и ќе видиме примери на најсилните киселини познати на науката.

Што е киселина?

Постојат неколку различни концепти за киселини и бази. Според Arrhenius и Bromsted и Lowry, киселина е секоја хемиска супстанција која има способност да ослободува протони (H + јони ) во раствор. Иако овој концепт е соодветен за поголемиот дел од соединенијата за кои сметаме дека се киселини, тој е несоодветен за други супстанции кои се однесуваат како киселини и кои произведуваат раствори со кисела pH вредност, но кои, и покрај тоа, немаат ни водородни катјони. во нив.неговата структура.

Со оглед на горенаведеното, најширокиот и најприфатениот концепт на киселина е оној на Луисовите киселини, според кој киселина е секоја хемиска супстанција со недостаток на електрони (обично со нецелосен октет) способна да прима пар електрони по дел од основа , со што се формира дативна или координатна ковалентна врска. Овој концепт е многу поопшт од другите, бидејќи ни овозможува да го прошириме концептот на киселини и бази надвор од водените раствори на кои сме навикнати.

Како се мери киселоста?

Ако сакаме да зборуваме за силни и слаби киселини, мора да имаме начин да ја мериме релативната јачина на киселините, односно да можеме да ја измериме нивната киселост за да споредиме. Во водените раствори, киселоста се мери во однос на способноста да се генерираат јони на хидрониум во растворот, или со директно донирање на протони на молекулите на водата:

Силни киселини, суперкиселини и најсилната киселина на светот

или со координација на молекулите на водата кои предизвикуваат губење на протон до втора молекула на вода:

Силни киселини, суперкиселини и најсилната киселина на светот

Во двата случаи, ова се реверзибилни реакции кои се поврзани со константа на јонска рамнотежа наречена константа на дисоцијација на киселина или константа на киселост ( Ka ). Вредноста на оваа константа или нејзиниот негативен логаритам, наречен pK a , често се користи како мерка за киселоста на киселината. Во оваа смисла, колку е поголема вредноста на константата на киселост (или колку е помала вредноста на нејзината pK a ), толку посилна ќе биде киселината и обратно.

Друг начин на мерење на степенот на киселост кој е сличен, иако малку подиректен, е со експериментално мерење на pH на раствори на различни киселини, но со иста моларна концентрација. Колку е помала pH вредноста, толку е покисела супстанцијата.

Киселоста на суперкиселините

Иако горенаведените начини за мерење на киселоста се погодни за киселини во водени раствори, тие не се корисни за случаи кога киселините се растворени во други растворувачи (особено апротични или неводородни растворувачи) или многу, освен во случај на чисти киселини. Покрај тоа, водата и другите растворувачи го имаат она што се нарекува ефект на израмнување на киселината, што предизвикува сите киселини, по одредено ниво на киселост, да се однесуваат на ист начин во растворот.

За да се надмине оваа тешкотија, дека сите силни киселини во воден раствор имаат иста киселост, измислени се други начини за мерење на киселоста. Збирно, овие се нарекуваат функции на киселост, а најчестата е функцијата на киселост Хамет или H 0 . Оваа функција е слична по концепт на pH и ја претставува способноста на бромстедовата киселина да протонира многу слаба генеричка база, како што е 2,4,6-тринитроанилин, и е дадена со:

Функција на киселост на Хамет

Во овој случај, pK HB+ е негативен логаритам на константата на киселост на конјугирана киселина на слабата база кога се раствора во чиста киселина, [B] е моларна концентрација на непротонираната база, а [HB + ] е концентрација на неговата конјугирана киселина. Колку е помал H 0 , толку е поголема киселоста. За повикување, сулфурната киселина има вредност на функцијата Хамет од -12.

силни киселини и слаби киселини

За силни киселини се сметаат сите оние кои целосно се дисоцираат во воден раствор. Со други зборови, тие се оние за кои дисоцијацијата во вода е неповратен процес. Од друга страна, слаби киселини се оние кои целосно не се дисоцираат во вода бидејќи нивната дисоцијација е реверзибилна и имаат релативно ниска константа на киселост поврзана со нив.

Суперкиселините

Покрај силните киселини, постојат и суперкиселини. Тоа се сите оние киселини кои се посилни од чистата сулфурна киселина. Овие киселини се толку силни што се способни да протонираат дури и супстанции кои вообичаено ги сметаме за неутрални, а можат дури и да протонираат други силни киселини.

Список на вообичаени силни киселини

Најчестите силни киселини се:

  • Сулфурна киселина (H 2 SO 4 , само првата дисоцијација)
  • Азотна киселина (HNO 3 )
  • Перхлорна киселина ( HClO4 )
  • Хлороводородна киселина (HCl)
  • Хидројодна киселина (HI)
  • Хидробромна киселина (HBr)
  • Трифлуороцетна киселина (CF 3 COOH)

Постојат неколку дополнителни примери на силни киселини, но повеќето киселини се слаби.

Флуороантимонична киселина: најсилната киселина во светот

Најсилната позната киселина е суперкиселината наречена флуороантимонска киселина со формула HSbF6 . Се подготвува со реакција на антимон пентафлуорид (SbF 5 ) со водород флуорид (HF).

Флуороантимонска киселина, најсилната киселина во светот.

Оваа реакција го генерира хексакоординираниот јон [SbF 6 – ] кој е исклучително стабилен поради повеќекратните резонантни структури кои го распределуваат и стабилизираат негативниот полнеж преку 6 атоми на флуор, што е најелектронегативниот елемент во периодниот систем.

Во однос на киселоста, оваа киселина има вредност на функцијата на киселоста на Хамет помеѓу -21 и -24, што значи дека оваа киселина е помеѓу 10 9 и 10 12 пати повеќе кисела од чистата сулфурна киселина (запомнете, функцијата на киселоста на Хамет е логаритамска функција, така што секоја промена од една единица подразбира промена од еден ред на големина).

Список на други суперкиселини

  • Трифлна киселина или трифлуорометансулфонска киселина (CF 3 SO 3 H)
  • Флуоросулфонска киселина (FSO 3 H)
  • Магична киселина (SbF5)-FSO 3 H

Референци

Бронстед-Лоури суперкиселини и функцијата на киселост на Хамет. (2021, 4 октомври). https://chem.libretexts.org/@go/page/154234

Chang, R. (2021). Хемија ( 11-то издание). MCGRAW HILL ОБРАЗОВАНИЕ.

Фарел, И. (2021, 21 октомври). Која е најсилната киселина на светот? Образование за ООП. https://edu.rsc.org/everyday-chemistry/whats-the-strongest-acid-in-the-world/4014526.article

Ганингер, Д. (2020, 26 октомври). Најсилната киселина во светот – чорба со знаење . Средно. https://medium.com/knowledge-stew/the-strongest-acid-in-the-world-eb7700770b78#:%7E:text=Fluoroantimonic%20acid%20is%20the%20strongest,a%20host%20of%20other% 20 супстанции

SciShow. (2016, 19 декември). Најсилните киселини во светот [Видео]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=cbN37yRV-ZY