Moc kwasu - Polski Serwis Naukowy

Moc kwasu – ilościowa miara jego chemicznej „siły działania”. Miarą tej mocy jest zazwyczaj minus logarytm dziesiętny ze stałej dysocjacji kwasu (Ka) w danych warunkach, oznaczany skrótem pKa. pKa = - log[Ka]

gdzie Ka to stała dysocjacji kwasu.

Im pKa jest mniejsze, tym moc kwasu jest większa.

Np. dla kwasu solnego w wodzie:

Bromowodór – nieorganiczny związek chemiczny, połączenie bromu i wodoru, bezbarwny gaz, mocno dymiący w powietrzu. Jest analogiem chlorowodoru. Ma silne właściwości redukujące.

Jon wodorowy - kation (jon dodatni) utworzony z atomu wodoru, poprzez oderwanie jego jednego elektronu. Praktycznie biorąc jon wodorowy jest po prostu wolnym protonem. W zapisach przebiegu reakcji chemicznych zapisuje się go jako: H+.

HCl + H2O ⇌ H3O + Cl

$K_{a}=\frac{[H_3O^{+}]\cdot[Cl^{-}]}{[HCl]\cdot[H_2O]}\simeq10^7$

a zatem pKa kwasu solnego w wodzie wynosi -7.

Moc kwasów w tych samych warunkach zewnętrznych zależy od ich struktury chemicznej. W przypadku prostych kwasów nieorganicznych, zarówno w tych zawierających tlen w swojej strukturze (np. H2SO4), jak i beztlenowych (np. HCl), moc kwasu wzrasta wraz ze wzrostem elektroujemności centralnego atomu w reszcie kwasowej. W przypadku kwasów organicznych zależności te są bardziej złożone.

Wodór (H, łac. hydrogenium) – pierwiastek chemiczny, niemetal z bloku s układu okresowego. Jest to najprostszy możliwy pierwiastek o liczbie atomowej 1, składający się z jednego protonu i jednego elektronu.

Superkwas – kwas (lub mieszanina kwasów) o wyjątkowo dużej mocy. Najczęściej przyjmuje się, że superkwas jest to układ kwasowy, który posiada w danych warunkach większą kwasowość niż 100% kwasu siarkowego lub w przypadku kwasów Lewisa – od stopionego chlorku glinu (AlCl3). Termin dotyczy zazwyczaj układów niewodnych, a do porównywania mocy superkwasów stosuje się funkcję kwasowości Hammetta H0.

pKa niektórych kwasów:

pierwsza stała dysocjacji, pKa1

Kwasy wieloprotonowe (zawierającewięcej niż jeden atom wodoru w cząsteczce) posiadają zwykle więcej wartości pKa odpowiadające odrywaniu się kolejnych protonów (jonów wodorowych H) w trakcie dysocjacji. Zazwyczaj pKa pierwszego etapu dysocjacji jest znacznie mniejsze od pozostałych, a zatem można powiedzieć, że pierwszy odrywający się atom wodoru jest „bardziej kwaśny” od pozostałych. Np. dla kwasu fosforowego (H3PO4), pKa1 = 2,12, pKa2 = 7,21, pKa3 = 12,67, odpowiadające równowagom:

Sole - związki chemiczne powstałe w wyniku całkowitego lub częściowego zastąpienia w kwasach atomów wodoru innymi atomami, bądź grupami o właściwościach elektrofilowych, np. kationy metali, jony amonowe i inne postaci XR4+ (gdzie X = {N, P, As, ...}, R - dowolna grupa organiczna) itp. Sole znalazły liczne zastosowania jako nawozy sztuczne, w budownictwie, komunikacji, przemyśle spożywczym i wielu innych. Sole występują w przyrodzie, jako minerały lub w organizmach żywych w roztworach płynów ustrojowych.

Stała dysocjacji (obecnie często zwana po prostu stałą jonizacji) to stała równowagi reakcji dysocjacji czyli rozpadu związków chemicznych na poszczególne jony, pod wpływem rozpuszczalnika, lub pod wpływem np. działania silnego pola elektrycznego.

H3PO4 + H2O ⇌ H2PO−4 + H3O K1=1,1×10 H2PO−4 + H2O ⇌ HPO2−4 + H3O K2=1,2×10 HPO−4 + H2O ⇌ PO3−4 + H3O K3=1,8×10

Wartość pKa odpowiada wartości pH, dla której stężenie pozostających w równowadze cząsteczek kwasu na kolejnych stopniach dysocjacji jest takie samo, np.:

Proton, p <(gr.) πρῶτον – "pierwsze" (l.poj., rodz. nijaki)> - trwała cząstka elementarna z grupy barionów o ładunku +1 i masie spoczynkowej równej ok. 1 u. Protony są głównym składnikiem pierwotnego promieniowania kosmicznego. Protony wraz z neutronami (→ nukleony) tworzą jądra atomowe pierwiastków chemicznych. Liczba protonów w jądrze danego atomu jest równa jego liczbie atomowej, która z kolei jest podstawą uporządkowania atomów w układzie okresowym pierwiastków.

Kwas solny, kwas chlorowodorowy (H Cl) (pot. zalzajer, zajzajer od niem. Salzsäure) - kwas beztlenowy, będący roztworem chlorowodoru w wodzie. Jest to nieorganiczny związek chemiczny. Czasami kwasem solnym nazywa się też roztwór chlorowodoru w innych rozpuszczalnikach polarnych np: w acetonie. Rozcieńczony kwas solny znajduje się w żołądku człowieka i ssaków - umożliwia trawienie białek, aktywując proteazy w żołądku. Nazwa "kwas solny" pochodzi od dawnej metody jego otrzymywania ze stężonego kwasu siarkowego(VI) i chlorku sodu (kwas z soli).

Wykres dysocjacji kwasu fosforowego

Moc kwasu określa m.in zdolność do wypierania reszty kwasowej z soli w roztworach, a dokładnie decyduje o tym, w którą stronę jest przesunięta równowaga reakcji kwasu z daną solą. Kwas o większej mocy w reakcji z daną solą wypiera spontanicznie resztę kwasową pochodzącą ze słabszego kwasu, w wyniku czego powstaje słabszy kwas i sól mocnego kwasu. Reakcje w drugą stronę - tj. słabszego kwasu z solą mocniejszego kwasu też mogą zachodzić, ale ich równowaga jest silnie przesunięta w stronę substratów.

Moc zasady - ilościowa miara jej chemicznej "siły działania". Miarą tej mocy jest minus logarytm dziesiętny ze stałej dysocjacji zasady w danych warunkach, oznaczany skrótem pKb lub

Równowaga reakcji chemicznych – stan, gdy reakcja w jedną i drugą stronę zachodzi z taką samą szybkością, więc stężenia reagentów nie zmieniają się w czasie.

Mocne kwasy

Do mocnych kwasów zaliczamy m.in.:

HCl;

HBr;

HI;

H2SO4 ;

HClO4

HNO3

oraz inne kwasy o wysokich wartościach stałej dysocjacji.

Zobacz też

moc zasady

superkwas

Bibliografia

Otrzymywanie i właściwości kwasów. W: Stanisława Hejwowska: Chemia Vademecum maturalne. Gdynia: Wydawnictwo Pedagogiczne OPERON, 2006, s. 48. ISBN 83-7461-299-1. (pol.)

Kwas siarkowy(VI) (zwycz. kwas siarkowy), H2SO4 - nieorganiczny związek chemiczny, jeden z najmocniejszych kwasów - wszystkie układy o mocy większej od kwasu siarkowego 100% nazywa się superkwasami. Bywa zwany krwią przemysłu chemicznego, ze względu na to, że używa się go w bardzo wielu kluczowych syntezach. Sole kwasu siarkowego(VI) to siarczany(VI).

Kwasy wieloprotonowe (kwasy wielozasadowe) - kwasy o cząsteczkach zawierających 2 lub więcej atomów wodoru mogących odczepiać się podczas dysocjacji elektrolitycznej; kwasem dwuprotonowym (dwuzasadowym) jest np. kwas siarkowy(VI), dysocjujący wg równania:

Dane o pKa pochodzą z:

1. Adam Bielański, Podstawy Chemii Nieorganicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, W-wa 1994, Tom 2, str. 356-361.