حمض قوي: خصائص وأمثلة - كيمياء - 2025

A حمض قوي هو أي مركب قادر على تماما وبشكل لا رجعة فيه إطلاق البروتونات أو أيونات الهيدروجين، H ⁺. لكونها شديدة التفاعل ، يضطر عدد كبير من الأنواع لقبول H ⁺ ؛ مثل الماء ، الذي يحتمل أن يصبح الخليط خطيرًا عند الاتصال الجسدي البسيط.

يتبرع الحمض ببروتون للماء ، والذي يعمل كقاعدة لتكوين أيون الهيدرونيوم ، H ₃ O ⁺. تركيز أيون الهيدرونيوم في محلول حمض قوي يساوي تركيز الحمض (=).

المصدر: maticulous عبر فليكر

يوجد في الصورة العلوية زجاجة من حمض الهيدروكلوريك ، HCl ، بتركيز 12M. كلما زاد تركيز الحمض (ضعيف أو قوي) ، كان من الضروري التعامل معه بحذر ؛ هذا هو السبب في أن الزجاجة تظهر الرسم التخطيطي ليد مصابة بسبب خاصية التآكل لقطرة حمض تسقط عليها.

الأحماض القوية هي مواد يجب التعامل معها بوعي كامل لتأثيراتها المحتملة ؛ من خلال العمل معهم بعناية ، يمكن استخدام خصائصهم في استخدامات متعددة ، وأكثرها شيوعًا هو التوليف أو وسائل إذابة العينات.

خصائص حمض قوي

التفكك

يتفكك الحمض القوي أو يتأين بنسبة 100٪ في محلول مائي ، ويقبل زوجًا من الإلكترونات. يمكن تحديد تفكك الحمض بالمعادلة الكيميائية التالية:

HAc + H ₂ O => A ^- + H ₃ O ⁺

حيث HAc هو الحمض القوي ، و A ^- قاعدته المترافقة.

تأين حامض قوي هو عملية عادة لا رجوع فيها ؛ في الأحماض الضعيفة ، على العكس من ذلك ، يمكن عكس التأين. تبين المعادلة أن H ₂ O هو الذي يقبل البروتون ؛ ومع ذلك ، يمكن للكحول والمذيبات الأخرى أن تفعل ذلك.

يختلف هذا الميل لقبول البروتونات من مادة إلى أخرى ، وبالتالي فإن القوة الحمضية لـ HAc ليست هي نفسها في جميع المذيبات.

الرقم الهيدروجيني

الرقم الهيدروجيني لحمض قوي منخفض جدًا ، حيث يتراوح بين 0 و 1 وحدة أس هيدروجيني. على سبيل المثال ، يحتوي محلول 0.1 مولار من حمض الهيدروكلوريك على درجة حموضة 1.

يمكن إثبات ذلك باستخدام الصيغة

الرقم الهيدروجيني = - سجل

يمكنك حساب الرقم الهيدروجيني لمحلول 0.1 M HCl ، ثم تطبيقه

الرقم الهيدروجيني = -log (0.1)

الحصول على الرقم الهيدروجيني 1 لمحلول 0.1 M حمض الهيدروكلوريك.

pKa

ترتبط قوة الأحماض بـ pKa. أيون الهيدرونيوم (H ₃ O ⁺) ، على سبيل المثال ، لديه pKa من -1.74. بشكل عام ، تحتوي الأحماض القوية على pKa بقيم سلبية أكبر من -1.74 ، وبالتالي فهي أكثر حمضية من H ₃ O ^{+ نفسه}.

يعبر pKa بطريقة معينة عن ميل الحمض للانفصال. كلما انخفضت قيمته ، كان الحمض أقوى وأكثر عدوانية. لهذا السبب ، من الملائم التعبير عن القوة النسبية للحمض من خلال قيمته pKa.

تآكل

بشكل عام ، تصنف الأحماض القوية على أنها أكالة. ومع ذلك ، هناك استثناءات لهذا الافتراض.

على سبيل المثال ، حمض الهيدروفلوريك هو حمض ضعيف ، لكنه شديد التآكل وقادر على هضم الزجاج. نتيجة لذلك يجب التعامل معها في زجاجات بلاستيكية وفي درجات حرارة منخفضة.

على العكس من ذلك ، فإن حامضًا قويًا جدًا مثل حمض الكاربوران الفائق ، والذي على الرغم من كونه أقوى بملايين المرات من حمض الكبريتيك ، فهو ليس مادة أكالة.

العوامل التي تؤثر على قوتك

كهرسلبية قاعدتها المرافقة

عندما يحدث التحول إلى اليمين في فترة الجدول الدوري ، تزداد سلبية العناصر التي تشكل القاعدة المترافقة.

تظهر فترة المراقبة 3 من الجدول الدوري ، على سبيل المثال ، أن الكلور أكثر كهرسلبية من الكبريت ، وبالتالي فإن الكبريت أكثر كهرسلبية من الفوسفور.

هذا يتوافق مع حقيقة أن حمض الهيدروكلوريك أقوى من حمض الكبريتيك ، وهذا الأخير أقوى من حمض الفوسفوريك.

مع زيادة الكهربية للقاعدة المترافقة للحمض ، يزداد استقرار القاعدة ، وبالتالي ينخفض ​​ميلها إلى إعادة التجمع مع الهيدروجين لتجديد الحمض.

ومع ذلك ، يجب مراعاة العوامل الأخرى ، لأن هذا وحده ليس حاسمًا.

نصف قطر القاعدة المقترن

تعتمد قوة الحمض أيضًا على نصف قطر قاعدته المترافقة. توضح ملاحظة المجموعة VIIA من الجدول الدوري (الهالوجينات) أن نصف القطر الذري للعناصر التي تتكون منها المجموعة لها العلاقة التالية: I> Br> Cl> F.

وبالمثل ، فإن الأحماض التي تتكون منها تحافظ على نفس الترتيب التنازلي لقوة الأحماض:

مرحبًا> HBr> HCl> HF

في الختام ، مع زيادة نصف القطر الذري لعناصر نفس المجموعة من الجدول الدوري ، تزداد قوة الحمض الذي تشكله بنفس الطريقة.

يفسر ذلك من خلال إضعاف رابطة H-Ac من خلال التداخل الضعيف للمدارات الذرية غير المتكافئة في الحجم.

عدد ذرات الأكسجين

تعتمد قوة الحمض داخل سلسلة من الأكاسيد على عدد ذرات الأكسجين في القاعدة المترافقة.

تشكل الجزيئات التي تحتوي على أكبر عدد من ذرات الأكسجين الأنواع ذات القوة الحمضية الأكبر. على سبيل المثال ، حمض النيتريك (HNO ₃) هو حمض أقوى من حمض النيتروز (HNO ₂).

من ناحية أخرى ، فإن حمض البيركلوريك (HClO ₄) هو حمض أقوى من حمض الكلوريك (HClO ₃). وأخيرًا ، حمض هيبوكلوروس (HClO) هو أقل حمض قوة في السلسلة.

أمثلة

يمكن تمثيل الأحماض القوية بالترتيب التنازلي التالي لقوة الحمض: HI> HBr> HClO ₄ > HCl> H ₂ SO ₄ > CH₃C₆H₄SO₃H (حمض التولوين سلفونيك)> HNO ₃.

كلهم ، والآخرون الذين تم ذكرهم حتى الآن ، أمثلة على الأحماض القوية.

HI أقوى من HBr لأن الرابطة HI تنكسر بسهولة لأنها أضعف. دورية هارفارد يفوق HClO ₄ في الحموضة ، لأنه على الرغم من استقرار كبير من CLO ₄ أنيون ^- بواسطة delocalizing التهمة سلبية، يبقى السندات دورية هارفارد أضعف من O ₃ CLO-H السندات.

ومع ذلك ، فإن وجود أربع ذرات أكسجين يجعل حمض الهيدروكلوريك ₄ أكثر حمضية من حمض الهيدروكلوريك ، الذي لا يحتوي على أي أكسجين.

بعد ذلك ، HCl أقوى من H ₂ SO ₄ لأن ذرة Cl أكثر كهرسلبية من الكبريت ؛ ويتفوق H ₂ SO ₄ بدوره في الحموضة على CH₃C₆H₄SO₃H ، الذي يحتوي على ذرة أكسجين أقل ، كما أن الرابطة التي تربط الهيدروجين معًا أقل قطبية.

أخيرًا ، HNO ₃ هو الأضعف على الإطلاق لأنه يحتوي على ذرة النيتروجين ، من الفترة الثانية من الجدول الدوري.

المراجع

1. جامعة شموب. (2018). الخصائص التي تحدد قوة الحمض. تم الاسترجاع من: shmoop.com
2. كتب ويكي. (2018). الكيمياء العامة / خواص ونظريات الأحماض والقواعد. تم الاسترجاع من: en.wikibooks.org
3. معلومات الأحماض (2018). حمض الهيدروكلوريك: خصائص وتطبيقات هذا المحلول. تم الاسترجاع من: acidos.info
4. هيلمنستين ، آن ماري ، دكتوراه. (22 يونيو 2018). تعريف حمض قوي وأمثلة. تعافى من thinkco.com
5. ويتن ، ديفيس ، بيك وستانلي. (2008). كيمياء. (الطبعة الثامنة). سينجاج ليرنينج.