HomesqAcidet e forta, superacidet dhe acidi më i fortë në botë

Acidet e forta, superacidet dhe acidi më i fortë në botë

Acidet janë substanca shumë më të zakonshme nga sa e kuptojnë shumë njerëz. Ato janë të pranishme në të gjitha llojet e vendeve që nga ushqimi që hamë, lëngjet që pimë, bateritë që fuqizojnë pajisjet tona dhe më shumë. Përveçse janë të kudogjendura, acidet janë gjithashtu shumë të larmishme kur bëhet fjalë për vetitë e tyre, më e rëndësishmja prej të cilave është, rastësisht dhe saktësisht, aciditeti i tyre. Në seksionet në vijim do të shqyrtojmë konceptin e acidit nga këndvështrime të ndryshme, do të përcaktojmë se çfarë janë acidet e forta dhe do të shohim gjithashtu shembuj të acideve më të forta të njohura për shkencën.

Çfarë është një acid?

Ekzistojnë disa koncepte të ndryshme të acideve dhe bazave. Sipas Arrhenius dhe Bromsted dhe Lowry, një acid është çdo substancë kimike që ka aftësinë të lëshojë protone (jonet H + ) në tretësirë. Megjithëse ky koncept është i përshtatshëm për shumicën dërrmuese të përbërjeve që ne i konsiderojmë si acide, ai është i pamjaftueshëm për substanca të tjera që sillen si acide dhe që prodhojnë tretësira me një pH acid, por që, pavarësisht kësaj, nuk kanë as katione hidrogjeni. në to.struktura e saj.

Duke pasur parasysh sa më sipër, koncepti më i gjerë dhe më i pranuar i acidit është ai i acideve Lewis, sipas të cilit një acid është çdo substancë kimike e mangët në elektrone (përgjithësisht me një oktet jo të plotë) të aftë për të marrë një palë elektrone për pjesë të një bazë , duke formuar kështu një lidhje kovalente dhanore ose koordinative. Ky koncept është shumë më i përgjithshëm se të tjerët, pasi na lejon të zgjerojmë konceptin e acideve dhe bazave përtej solucioneve ujore me të cilat jemi mësuar.

Si matet aciditeti?

Nëse duam të flasim për acide të forta dhe të dobëta, duhet të kemi një mënyrë për të matur forcën relative të acideve, domethënë duhet të jemi në gjendje të masim aciditetin e tyre për të krahasuar. Në tretësirat ujore, aciditeti matet në termat e aftësisë për të gjeneruar jone hidronium në tretësirë, qoftë nga dhurimi i drejtpërdrejtë i protoneve në molekulat e ujit:

Acidet e forta, superacidet dhe acidi më i fortë në botë

ose nga koordinimi i molekulave të ujit që prodhojnë humbjen e një protoni në një molekulë të dytë uji:

Acidet e forta, superacidet dhe acidi më i fortë në botë

Në të dyja rastet, këto janë reaksione të kthyeshme që shoqërohen me një konstante ekuilibri jonik të quajtur konstanta e disociimit acidit ose konstanta e aciditetit ( Ka ). Vlera e kësaj konstante, ose logaritmi i saj negativ, i quajtur pK a , përdoret shpesh si masë e aciditetit të një acidi. Në këtë kuptim, sa më e lartë të jetë vlera e konstantës së aciditetit (ose sa më e ulët të jetë vlera e pK a ), aq më i fortë do të jetë një acid dhe anasjelltas.

Një mënyrë tjetër për të matur shkallën e aciditetit që është e ngjashme, megjithëse pak më e drejtpërdrejtë, është matja eksperimentale e pH-së së tretësirave të acideve të ndryshme, por me të njëjtin përqendrim molar. Sa më i ulët të jetë pH, aq më acid është substanca.

Aciditeti i superacideve

Megjithëse mënyrat e mësipërme të matjes së aciditetit janë të përshtatshme për acidet në tretësirat ujore, ato nuk janë të dobishme për rastet kur acidet treten në tretës të tjerë (veçanërisht tretës aprotikë ose jo hidrogjen) ose shumë, përveç në rastin e acideve të pastra. Përveç kësaj, uji dhe tretësit e tjerë kanë atë që quhet efekt nivelues acid, i cili bën që të gjitha acidet, pas një niveli të caktuar aciditeti, të sillen në të njëjtën mënyrë në tretësirë.

Për të kapërcyer këtë vështirësi, që të gjitha acidet e forta në tretësirën ujore kanë të njëjtin aciditet, janë shpikur mënyra të tjera për matjen e aciditetit. Së bashku, këto quhen funksione të aciditetit, më të zakonshmet janë funksioni i aciditetit Hammett ose H 0 . Ky funksion është i ngjashëm në koncept me pH dhe përfaqëson aftësinë e një acidi Bromsted për të protonuar një bazë gjenerike shumë të dobët, siç është 2,4,6-trinitroanilina, dhe jepet nga:

Funksioni i aciditetit Hammett

Në këtë rast, pK HB+ është logaritmi negativ i konstantës së aciditetit të acidit të konjuguar të bazës së dobët kur shpërndahet në acidin e pastër, [B] është përqendrimi molar i bazës së paprotonuar dhe [HB + ] është përqendrimi i acidi i saj i konjuguar. Sa më i ulët të jetë H 0 , aq më i lartë është aciditeti. Për referencë, acidi sulfurik ka një vlerë funksioni Hammett prej -12.

acide të forta dhe acide të dobëta

Acidet e forta konsiderohen të gjitha ato që shpërndahen plotësisht në tretësirën ujore. Me fjalë të tjera, ato janë ato për të cilat shpërbërja në ujë është një proces i pakthyeshëm. Nga ana tjetër, acidet e dobëta janë ato që nuk shpërndahen plotësisht në ujë, sepse shpërbërja e tyre është e kthyeshme dhe kanë një konstante aciditeti relativisht të ulët të lidhur me to.

Superacidet

Përveç acideve të forta, ekzistojnë edhe superacidet. Këto janë të gjitha ato acide që janë më të forta se acidi sulfurik i pastër. Këto acide janë aq të forta sa janë të afta të protonojnë edhe substanca që ne normalisht i mendojmë si neutrale dhe madje mund të protonojnë acide të tjera të forta.

Lista e acideve të forta të zakonshme

Acidet e forta më të zakonshme janë:

  • Acidi sulfurik (H 2 SO 4 , vetëm disociimi i parë)
  • Acidi nitrik (HNO 3 )
  • Acidi perklorik ( HClO4 )
  • Acidi klorhidrik (HCl)
  • Acidi hidrojodik (HI)
  • Acidi hidrobromik (HBr)
  • Acidi trifluoroacetik (CF 3 COOH)

Ka disa shembuj shtesë të acideve të forta, por shumica e acideve janë të dobëta.

Acidi fluoroantimonik: Acidi më i fortë në botë

Acidi më i fortë i njohur është një superacidi i quajtur acid fluoroantimonic me formulën HSbF 6 . Përgatitet duke reaguar pentafluoridi i antimonit (SbF 5 ) me fluorin e hidrogjenit (HF).

Acidi fluoroantimonik, acidi më i fortë në botë.

Ky reaksion gjeneron jonin heksakoordinues [SbF 6 – ] i cili është jashtëzakonisht i qëndrueshëm për shkak të strukturave të shumëfishta të rezonancës që shpërndajnë dhe stabilizojnë ngarkesën negative mbi 6 atome të fluorit, i cili është elementi më elektronegativ në tabelën periodike.

Për sa i përket aciditetit, ky acid ka një vlerë të funksionit të aciditetit Hammett midis –21 dhe –24, që do të thotë se ky acid është midis 10 9 dhe 10 12 herë më acid se acidi sulfurik i pastër (mos harroni se funksioni i aciditetit të Hammett është një funksion logaritmik, kështu që çdo ndryshim i një njësie nënkupton një ndryshim të një rendi të madhësisë).

Lista e superacideve të tjera

  • Acidi triflik ose acidi trifluorometansulfonik (CF 3 SO 3 H)
  • Acidi fluorosulfonik (FSO 3 H)
  • Acidi magjik (SbF5)-FSO 3 H

Referencat

Superacidet Brønsted-Lowry dhe funksioni i aciditetit Hammett. (2021, 4 tetor). https://chem.libretexts.org/@go/page/154234

Chang, R. (2021). Kimi ( botim i 11-të ). EDUKIMI MCGRAW HILL.

Farrell, I. (2021, 21 tetor). Cili është acidi më i fortë në botë? Edukimi për CSR. https://edu.rsc.org/everyday-chemistry/whats-the-strongest-acid-in-the-world/4014526.article

Ganninger, D. (2020, 26 tetor). Acidi më i fortë në botë – Ziera e njohurive . E mesme. https://medium.com/knowledge-stew/the-strongest-acid-in-the-world-eb7700770b78#:%7E:text=Fluoroantimonic%20acid%20is%20the%20strongest,a%20host%20of%20other% 20 substanca

SciShow. (2016, 19 dhjetor). Acidet më të forta në botë [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=cbN37yRV-ZY