Spēcīgas skābes definīcija un piemēri

Spēcīgs skābe ir tas, kas ir pilnīgi disociēts vai jonizēts ūdens šķīdums. Tā ir ķīmiska suga ar lielu spēju zaudēt protonu, H⁺. Ūdenī spēcīga skābe zaudē vienu protonu, ko uztver ūdens, veidojot hidronija jonu:

HA (aq) + H₂O → H₃O⁺(aq) + A⁻(aq)

Diprotiskās un poliprotiskās skābes var zaudēt vairāk nekā vienu protonu, bet "stiprās skābes" pKa vērtība un reakcija attiecas tikai uz pirmā protona zaudēšanu.

Spēcīgajām skābēm ir maza logaritmiskā konstante (pKa) un liela skābes disociācijas konstante (Ka).

Lielākā daļa spēcīgo skābju ir kodīgas, bet dažas superskābes - nē. Turpretī daži no vājas skābes (piemēram, fluorūdeņražskābe) var būt ļoti kodīga.

Palielinoties skābes koncentrācijai, mazinās spēja izdalīties. Normālos ūdens apstākļos spēcīgas skābes pilnībā izkliedējas, bet īpaši koncentrēti šķīdumi to neizdala.

Kaut arī ir daudz vāju skābju, ir maz spēcīgu skābju. parastās stiprās skābes ietver:

• HCl (sālsskābe)
• H₂SO₄ (sērskābe)
• HNO₃ (slāpekļskābe)
• HBr (bromūdeņražskābe)
• HClO₄ (perhlorskābe)
instagram viewer
• HI (jodskābe)
• p-toluolsulfonskābe (organiski šķīstoša stipra skābe)
• metānsulfoskābe (šķidra organiska stiprā skābe)

Šīs skābes gandrīz pilnībā izkliedējas ūdenī, tāpēc tās bieži uzskata par stiprām skābēm, lai arī tās nav skābākas par hidronija jonu, H₃O⁺:

• HNO₃ (slāpekļskābe)
• HClO₃ (hlorskābe)

Daži ķīmiķi uzskata hidronija jonu, broma skābi, periodisko skābi, perbroma skābi un periodisko skābi par stiprām skābēm.

Ja kā galveno skābes stiprības kritēriju izmanto spēju ziedot protonus, tad stiprās skābes (no stiprākajām līdz vājākajām) būtu:

• H [SbF₆] (fluorantimonskābe)
• FSO₃HSbF₅ (burvju skābe)
• H (CHB₁₁Kl₁₁) (karborāna superacīds)
• FSO₃H (fluora sērskābe)
• CF₃SO₃H (trifilskābe)

Tās ir "superskābes", kuras definē kā skābes, kas ir skābākas nekā 100% sērskābes. Superacids pastāvīgi protonē ūdeni.

Jums var rasties jautājums, kāpēc spēcīgās skābes tik labi disociējas vai kāpēc noteiktas vājās skābes pilnībā nejonizē. Spēlē ir daži faktori:

• Atoma rādiuss: Palielinoties atoma rādiusam, palielinās arī skābums. Piemēram, HI ir stiprāka skābe nekā HCl (jods ir lielāks atoms nekā hlors).
• Elektronegativitāte: Jo vairāk elektronegatīvas konjugētas bāzes tajā pašā periodiskās tabulas periodā ir (A^-), jo skābāks tas ir.
• Elektriskā lādiņa: jo pozitīvāks ir atoma lādiņš, jo augstāks ir tā skābums. Citiem vārdiem sakot, ir vieglāk ņemt protonu no neitrālas sugas, nevis no vienas ar negatīvu lādiņu.
• Līdzsvars: Kad skābe disociējas, līdzsvars tiek sasniegts ar tās konjugētās bāzes palīdzību. Spēcīgu skābju gadījumā līdzsvars ļoti labvēlīgi ietekmē produktu vai ir pa labi no ķīmiskā vienādojuma. Spēcīgas skābes konjugētā bāze ir daudz vājāka nekā ūdens kā bāze.
• Šķīdinātājs: lielākajā daļā lietojumu stiprās skābes tiek apspriestas attiecībā uz ūdeni kā šķīdinātāju. Tomēr skābumam un bāziskumam ir nozīme šķīdinātājā, kas nav ūdens. Piemēram, šķidrā amonjakā etiķskābe pilnīgi jonizējas un to var uzskatīt par stipru skābi, kaut arī tā ir vāji skāba ūdenī.