חומצות אופייניות ודוגמאות

ה חומצות תרכובות הן בעלי נטיות גבוהות של פרוטונים לתרום או לקבל זוג אלקטרונים. ישנן הגדרות רבות (Bronsted ארהניוס, לואיס) המאפיין את המאפיינים של החומצות, וכל אחד הוא השלים לבנות דימוי כולל של תרכובות כאלה.

מנקודת המבט הקודמת, כל החומרים הידועים יכולים להיות חומציים, אולם רק אלה המתבלטים הרבה מעבר לאחרים נחשבים ככאלה. במילים אחרות: אם חומר הוא תורם חלש ביותר של פרוטונים, לעומת מים, למשל, ניתן לומר כי זה לא חומצה.

אם כן, מה בדיוק החומצות ומקורותיהן הטבעיים? דוגמה אופיינית להם ניתן למצוא בתוך פירות רבים: כמו פירות הדר. לימונדים יש טעם אופייני שלהם בגלל חומצת לימון ורכיבים אחרים.

הלשון יכולה לזהות נוכחות של חומצות, בדיוק כפי שהיא עושה עם טעמים אחרים. בהתאם לרמת חומציות של תרכובות כאמור, הטעם הופך להיות יותר בלתי נסבל. בדרך זו, הלשון מתפקדת כמדד organoleptic של ריכוז של חומצות, במיוחד ריכוז יון הידרוניום (H₃הו⁺).

מצד שני, חומצות אינן נמצאות רק במזון, אלא גם באורגניזמים חיים. כמו כן, הקרקע מציגה חומרים שיכולים לאפיין אותם כחומצות; כזה הוא המקרה של אלומיניום וקטיונים מתכתיים אחרים.

אינדקס

• 1 מאפייני חומצות
  • 1.1 יש להם מימן עניים בצפיפות האלקטרונים
  • 1.2 חוזק או חומציות קבוע
  • 1.3 יש בסיס יציב מאוד בסיסים
  • 1.4 הם יכולים להיות חיובי חיובי
  • 1.5 הפתרונות שלך יש ערכי pH פחות מ -7
• דוגמאות לחומצות
  • 2.1 מימן הלידים
  • 2.2 חומצות חמצון
  • 2.3 חומצות סופר
  • 2.4 חומצות אורגניות
• 3 הפניות

מאפייני חומצות

אילו מאפיינים התרכובת חייבת להיות, על פי ההגדרות הקיימות, להיחשב חומצה?

חייב להיות מסוגל לייצר יונים⁺ ו OH^- כאשר מומס במים (ארהניוס), אתה צריך לתרום פרוטונים למינים אחרים בקלות רבה (Bronsted) או סוף סוף יוכלו לקבל זוג אלקטרונים, לחייב באופן שלילי (לואיס).

עם זאת, מאפיינים אלה קשורים קשר הדוק למבנה הכימי. אז ללמוד לנתח את זה יכול להגיע להסיק את כוח החומציות או כמה תרכובות אשר של שני הוא החומצה ביותר.

יש להם מימן עניים בצפיפות האלקטרונים

עבור מולקולת מתאן, CH₄, אף אחת מהמימן שלה אינה מספקת חסרון אלקטרוני. הסיבה לכך היא ההבדל בין electronegativities בין פחמן ומימן הוא קטן מאוד. אבל, אם אחד האטומים H הוחלפו על ידי אחד של פלואור, אז יהיה שינוי מדהים רגע דיפול:₂FC-ח.

ח הוא חווה תזוזה של הענן האלקטרוני שלו לעבר האטום הסמוך המקושר ל- F, שהוא שווה, δ + הוא גדל. שוב, אם עוד H מוחלף על ידי F אחר, אז המולקולה תישאר כמו: HF₂ג-ח.

עכשיו + δ הוא אפילו גדול יותר, בגלל שני אטומי F, מאוד צפיפות אלקטרוני אלקטרו אשר תסיר את C, ואת האחרונה ובעקבות זאת ח. אם תהליך החלפה נמשך, זה יהיה סוף סוף להשיג: F₃ג-ח.

במולקולה האחרונה הזאת ח הוא מציג, כתוצאה משלושת האטומים של F השכן, מחסור אלקטרוני מסומן. זה δ + לא הולך מעיניהם עבור כל מינים עשירים מספיק אלקטרונים כדי לרצועת זה ח ו, בדרך זו, F₃CH להיות טעונה שלילית:

F₃ג-ח + : N^- (מינים שליליים) => F₃C^- + חN

משוואה כימית לעיל יכול גם להיחשב בדרך זו: F₃CH תורמת פרוטון (H⁺, ח פעם מנותקים מן המולקולה) a: N; או, F₃CH מרוויחה זוג אלקטרונים מ ח לתרומה לזוג נוסף מ: נ^-.

חוזק או חומציות קבוע

כמה F₃C^- נמצא בפירוק? או, כמה מולקולות F₃CH יכול לתרום מימן מימן ל N? כדי לענות על שאלות אלה, יש צורך לקבוע את הריכוז של F₃C^- או של חN ו, באמצעות משוואה מתמטית, כדי ליצור ערך מספרי שנקרא חומציות קבוע, Ka.

בעוד יותר F מולקולות₃C^- או HN להתרחש, חומצה יותר יהיה F₃CH ו גדול Ka שלך. בדרך זו קה מסייע להבהיר, כמותית, אילו תרכובות חומציות יותר מאחרים; ו, כמו כן, משליך כמו חומצות אלה אשר קה הם בסדר קטן מאוד.

כמה קה יכול להיות ערכים בסביבות 10^-1 ו -10^-5, ואחרים, מיליארדים ערכים קטנים יותר כמו 10^-15 ו -10^-35. זה יכול להיות אז אמר כי האחרון, לאחר אמר חומצה קבועים, הן חומצות חלשות מאוד וניתן להשליך ככזה..

אז איזו מן המולקולות הבאות יש את הגבוהה ביותר Ka: CH₄, CH₃F, CH₂F₂ או פרנק שוויצרי₃? התשובה טמונה בחוסר צפיפות אלקטרונית, δ +, בהידרוגנים של אותו.

מדידות

אבל מה הם הקריטריונים סטנדרטית מדידות Ka? הערך שלה יכול להשתנות במידה רבה, תלוי איזה מינים יקבלו את H⁺. לדוגמה, אם: N הוא בסיס חזק, Ka תהיה גדולה; אבל אם, לעומת זאת, הוא בסיס חלש מאוד, קה יהיה קטן.

מדידות Ka מבוצעות באמצעות הבסיסים הנפוצים והחלשים ביותר של כל הבסיסים (וחומצות): מים. בהתאם למידת התרומה של H⁺ אל מולקולות H₂או, ב 25 ° C בלחץ של אווירה אחת, התנאים סטנדרטיים נקבעים כדי לקבוע את קבועי חומצה עבור כל התרכובות.

מכאן עולה רפרטואר של טבלאות של חומציות קבועים עבור תרכובות רבות, הן אורגניים ואורגניים.

יש בסיס יציב מאוד בסיסים

חומצות יש במבנים הכימיים שלהם או מאוד יחידות אלקטרו (טבעות ארומטיות) שמושכים צפיפויות אלקטרונים מאטומים המימן שמסביב, גרימה הם הופכים חיוביים חלקית ריאגנטים לבסיס.

לאחר פרוטונים נתרמים, החומצה הופכת לבסיס מצומד; כלומר, מין שלילי המסוגל לקבל את ח⁺ או לתרום זוג אלקטרונים. בדוגמה של מולקולת CF₃H בסיס מצומד שלה הוא CF₃^-You

CF₃^- + ח <=> CHF₃ + : N^-

אם CF₃^- זה בסיס מצומד יציב מאוד, האיזון יהיה העקורים יותר משמאל מאשר בצד ימין. כמו כן, יציב יותר חומצה, יותר תגובתי חומצי החומצה תהיה.

איך יודעים כמה הם יציבים? הכל תלוי איך אתה מתמודד עם תשלום שלילי חדש. אם הם יכולים להעביר את זה או להפיץ את הצפיפות האלקטרונית הגוברת ביעילות, זה לא יהיה זמין לשימוש בהיווצרות של הקישור עם הבסיס H.

הם יכולים להיות חיובי חיובי

לא כל חומצות יש הידרוגנים עם חסר אלקטרוניים, אבל הם יכולים גם יש אטומים אחרים המסוגלים לקבל אלקטרונים, עם או בלי חיוב חיובי.

איך זה? לדוגמה, ב בורון trifluoride, BF₃, האטום של B חסר אוקטט של valence, כך שהוא יכול ליצור קשר עם אטום כלשהו כי התשואות זוג אלקטרונים. אם אניון F^- בסביבתה, מתרחשת התגובה הכימית הבאה:

BF₃ + F^- => BF₄^-

מאידך גיסא, קטיוני מתכת חופשיים, כמו אל³⁺, Zn²⁺, Na⁺, וכו ', נחשבים חומצות, שכן מסביבתם הם יכולים לקבל dative (תיאום) קישורים של מינים עשירים אלקטרונים. כמו כן, הם מגיבים עם יונים OH^- כדי להאיץ כמו hydroxides מתכת:

Zn²⁺(AC) + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(ים)

כל אלה ידועים כמו חומצות לואיס, ואילו אלה לתרום פרוטונים הם חומצות ברונסטד.

הפתרונות שלך יש ערכי pH פחות מ -7

באופן ספציפי יותר, חומצת מומס כלשהו ממס (שאינו לנטרל באופן משמעותי) מייצרת פתרונות עם pH פחות מ 3 אבל פחות מ 7 נחשבות חומצות חלשות מאוד.

זה יכול להיות מאומת על ידי שימוש בסיס חומצה בסיס, כגון phenolphthalein, אינדיקטור אוניברסלי או מיץ כרוב סגול. תרכובות אלה שהופכות צבעים לאלו שצוינו עבור pH נמוך מטופלים בחומצות. זהו אחד הבדיקות הפשוטות ביותר לקביעת נוכחותו של אותו הדבר.

אותו הדבר ניתן לעשות, למשל, עבור דגימות קרקע שונות מחלקים שונים של העולם, ובכך לקבוע את ערכי ה- pH שלהם, יחד עם משתנים אחרים, לאפיין אותם.

ולבסוף, כל החומצות יש טעם חמוץ, כל עוד הם לא כל כך מרוכזים כדי לשרוף באופן בלתי הפיך את הרקמות של הלשון.

דוגמאות של חומצות

מימן הלידים

כל מימן הלידים הם תרכובות חומציות, במיוחד כאשר מומס במים:

-HF (חומצה הידרופלואורית).

-HCl (חומצה הידרוכלורית).

-HBR (חומצה הידרוברומית).

-HI (חומצת יוד).

Oxoacids

חומצות חמצן הן צורות פרוטוניות של oxoanions:

HNO₃ (חומצה חנקתית).

ח₂לכן₄ (חומצה גופרתית).

ח₃PO₄ (חומצה זרחתית).

HClO₄ (חומצה perchloric).

חומצות סופר

חומצות העל הן תערובת של חומצה ברונסטד וחומצה לואיס חזקה. לאחר המעורבות הם יוצרים מבנים מורכבים שבהם, על פי מחקרים מסוימים, H⁺ "לקפוץ" בתוכם.

הכוח המאכל שלה הוא כזה שהם חזקים פי מיליארד מאשר H₂לכן₄ להתרכז הם משמשים לפריצת מולקולות גדולות הנמצאות בנפט הגולמי, במולקולות קטנות, מסועפות, ועם ערך מוסף כלכלי גדול.

-BF₃/ HF

-SbF₅/ HF

-SbF₅/ HSO₃F

-CF₃לכן₃ח

חומצות אורגניות

חומצות אורגניות מאופיינות על ידי אחת או יותר קבוצות carboxylic (COOH), וביניהם:

-חומצת לימון (נוכח בפירות רבים)

-חומצה מאלית (מתוך תפוחים ירוקים)

-חומצה אצטית (מחומץ מסחרי)

-חומצה בוטירית (מתוך חמאה מעופשת)

-חומצה טרטרית (מתוך יינות)

-והמשפחה של חומצות שומן.

הפניות

1. Torrens H. חומצות רכות ובסיסים רכים. [PDF] נלקח מ: depa.fquim.unam.mx
2. הלמנשטיין, אן מארי, Ph.D. (3 במאי 2018). שמות של 10 חומצות נפוצות. מקור: Thinkco.com
3. כימורי הנמלים. חומצות ובסיסים: מבנה מולקולרי והתנהגותו. נלקח מ: chem.wisc.edu
4. דזיאל, כריס. (27 באפריל 2018). מאפיינים כלליים של חומצות ובסיסים. Scinencing. מקור: sciencing.com
5. מרכז מחשוב העל פיטסבורג (PSC). (25 באוקטובר 2000). מקור: psc.edu.