Moc kwasów

w Chemia w liceum | 22 komentarze

O tym jak mocny jest kwas decyduje jego zdolność do dysocjacji, czyli do oddawania protonów (jonów wodoru: H+). Im mocniejszy kwas, tym więcej jonów wodoru znajdzie się w roztworze wodnym tego kwasu.

Moc kwasów tlenowych i beztlenowych zmienia się w inny sposób. Powód? Budowa cząsteczki.

Kwasy beztlenowe

Kwasy beztlenowe zbudowane są z atomu niemetalu i atomu wodoru. Są one połączone bezpośrednio. Wywołuje to pewien ważny efekt: jeśli atom niemetalu jest silnie elektroujemny, to mocniej przyciąga on do siebie atom wodoru. Najbardziej elektroujemny wśród fluorowców tworzących kwasy jest fluor, a najmniej – jod.

Dodatkowo im większy jest atom niemetalu, tym bardziej oddalone są od siebie ładunki: dodatni (na wodorze) i ujemny (na niemetalu). Dzięki temu duże atomy słabiej na siebie oddziaływują.

Przykład: tak mniej więcej wygląda cząsteczka fluorowodoru:

Fluorowodór(wodór to ten czerwony) Jak widać, oba atomy są podobnej wielkości i są blisko siebie. Fluor jest bardzo silnie elektroujemny – mocno trzyma wodór.

 

 

Czyli: im większa elektroujemność niemetalu i im mniejszy promień atomutym słabszy będzie kwas – ponieważ trudno mu oddać proton. Można powiedzieć, że mocna się trzymają i wcale nie zamierzają tak łatwo puścić ;)

Tak wygląda za to cząsteczka jodowodoru:

Wyobraź sobie, że na atomie wodoru gromadzi się ładunek dodatni a na atomie jodu – ujemny. Znajdują się one po zupełnie przeciwnych stronach. Okazuje się, że odległość pomiędzy + i – w tej cząsteczce będzie większa niż w cząsteczce HF.

Dlatego w cząsteczce HI oddziaływania pomiędzy atomami są słabsze – łatwiej zerwać to wiązanie. Ten kwas jest mocniejszy, ponieważ łatwiej mu oddać proton.

 

 

 

Czyli moc kwasów bezltenowych możemy uszeregować:

(najsłabszy) HF < HCl < HBr < HI (najmocniejszy)

 

Kwasy tlenowe

Moc kwasów należących do tej samej grupy o tym samym stopniu utlenienia.

Im bardziej elektroujemny atom centralny kwasu, tym silniejszy kwas:

HClO3 > HBrO3 > HJO3

Fluor nie tworzy kwasów tlenowych.

Dlaczego tak zmienia się moc kwasów? Znów kłania się budowa cząsteczki.

tak wygląda kwas chlorowy (V): HClO3

kwas chlorowy (V)

 

Tutaj wodór jest połączony z tlenem, a dopiero tlen z atomem centralnym (chlorem). Jeśli atom centralny jest silnie elektroujemny – mocno odciąga elektrony z tlenu, a tlen z wodoru. Nie ma tutaj tak silnego przyciągania – atom wodoru może łatwo oddysocjować.

Jeśli zamiast chloru wstawilibyśmy jod – duży atom o słabej elektroujemności – to co by się zmieniło?. Jod – wielki, słaby i leniwy, nie miałby siły zabrać elektronów atomowi wodoru, aby ten mógł utworzyć jon H+ . Dlatego kwas chlorowy (V) jest mocniejszy od bromowego (V), a bromowy (V) jest mocniejszy od jodowego (V).

 

Kwasy tlenowe tego samego pierwiastka.

Za przykład weźmiemy kwasy chlorowe:

(najsłabszy) HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4 (najmocniejszy)

W takich wypadkach mocniejszy jest zawsze ten kwas, który „jest na wyższym stopniu utlenienia”.

 

Porównywanie dowolnych kwasów

Podane wcześniej kryteria nie pozwalają porównać np kwasu fosforowego (V) z kwasem siarkowym (VI). Do tego służą nam wartości stałej dysocjacji, które możesz znaleźć w tablicach chemicznych.

np: K HClO = 5 · 10-8

K kwas octowy = 1,8 · 10-5

Który z tych kwasów jest mocniejszy? Im większa stała dysocjacji, tym mocniejszy jest to kwas. W tym wypadku mocniejszym kwasem jest kwas octowy.


Podoba Ci się ten wpis? Podziel się z innymi na Facebooku i na Google+:

22 Comments

  1. Dziękuję Pani bardzo za tak przejrzyste i dogłębne wytłumaczenie tego zagadnienia. Nie tylko można zrozumieć zasadę wzrostu mocy kwasów, ale – co istotne – także jej przyczynę. Dla mnie zrozumienie przyczyny zjawiska jest bardzo ważne, a niewiele jest stron, gdzie można uzyskać takie informacje.

    Dziękuję jeszcze raz i pozdrawiam:)

  2. Wraz ze wzrostem elektroujemności wzrasta moc kwasów beztlenowych..W okresie, wraz ze wzrostem liczby atomowej wzrasta moc kwasów.. Dlatego Hcl jest mocniejszy od H2S.. Z promieniem się zgodzę.. Wraz ze wzrostem promienia atomu wzrasta moc kwasu, dlatego w grupie wraz ze wzrostem liczby atomowej wzrasta moc kwasów.

    • No, a jednak ze wzrostem elektroujemności maleje moc kwasów beztlenowych. Radzę uważnie się przyjrzeć dlaczego. Jeśli tą informację masz z podręcznika, to chętnie dowiem się jakiego, warto to sprawdzić :)

      Gdyby moc kwasu beztlenowego rosła ze wzrostem eleketroujemności – to dlaczego kwas HF jest najsłabszy? Wg Twojej wypowiedzi powinien być najmocniejszym, tymczasem najmocniejszym jest HI (w grupie 17)

      Oczywiście: jeśli mamy dwa kwasy beztlenowe to w okresie ich moc będzie rosnąć: kwasy jednoprotonowe są zawsze mocniejsze od wieloprotonowych – a wynika to z budowy cząsteczki i stanu równowagi jaki ustala się po zdysocjowaniu pierwszego protonu.

      • Taka informacja jest w podręczniku „To jest chemia 1 Chemia ogólna i nieorganiczna Zakres rozszerzony” z Nowej Ery. „O mocy kwasów decyduje różnica elektroujemności pierwiastków chemicznych, które je tworzę. Im jest ona większa, tym wiązanie chemiczne występujące w cząsteczce jest bardziej spolaryzowane. Polaryzacja osłabia wiązanie chemiczne i to sprzyja rozpadowi związku chemicznego na jony, czyli dysocjacji elektrolitycznej.” (oczywiście mowa o kwasach beztlenowych. Czy jest to nieprawidłowa informacja ?

      • Sprawdźmy :)
        Najmocniejszym kwasem spośród HF, HCl, HBr i HI jest kwas HI.
        Największa różnica elektroujemności pomiędzy wodorem a fluorowcem mamy w kwasie:

        HF 4,0 – 2,1 = 1,9
        HCl 3,0 – 2,1 = 0,9
        HBr 2,8 – 2,1 = 0,7
        HI 2,5 – 2,1 = 0,4

        Wygląda na to, że najmniejsza polaryzacja wiązania jest w kwasie HI a ten kwas jest właśnie najmocniejszy (możecie sprawdzić stałe dysocjacji, dla HI jest to 10^10, pozostałe mają mniejsze stałe).

        Wg. realnej mocy kwasów BEZTLENOWYCH podana w książce informacja wygląda na błędną. Natomiast w odniesieniu do kwasów tlenowych będzie ona prawdziwa.

  3. W bardzo przyjemny sposób wyjaśnione zagadnienia. Dziękuję.

  4. Bardzo pani dziękuję. teraz będę wiedziała który kwas jest mocniejszy o każdej porze dnia i nocy :)

  5. a co w wypadku H2SO4 i H2CO3? porównywać wtedy stałą dysocjacji?
    i z czego wynika, że nie możemy porównać H3PO4 z H2SO4?

    • Nie można porównać mocy H2SO4 z H3PO4 „korzystając z powyższych kryteriów”. Chodzi o to, że siarka jest z innej grupy niż fosfor. I oczywiście nie jest to ten sam pierwiastek, a powyżej porównywaliśmy tylko moc kwasów z tej samej grupy, albo tego samego pierwiastka na różnych stopniach utlenienia.

      Natomiast możemy porównać moc tych kwasów oraz H2SO4 i H2CO3 korzystając ze stałej dysocjacji. Niestety pojawi się tutaj dodatkowy termin jak dysocjacja wielostopniowa, która utrudni trochę porównywanie kwasów o różnej liczbie protonów. W wolnej chwili postaram się dodać uzupełnienie tego artykułu o dysocjacje wielostopniową :)

  6. Kiedy sa opisywane kwasy tlenowe dokladniej HClO3 to nie chlor przyciaga elektrony tlenu tylko tlen elektrony chloru bo tlen ma wieksza elektroujemnosc.

    • Owszem, tlen ma większą elektroujemność. Dokładniej chodzi tutaj o efekt „wyciągania elektronów” przez chlor – obecność chloru wzmacnia jeszcze działanie tlenu. To tak, jakby kilka osób ciągnęło za linę: z jednej strony jest mały i drobny wodór, a z drugiej tlen, za nim chlor (a za nim kolejny atom tlenu). Obecność chloru zwiększa poziom „spolaryzowania” wiązania wodór-tlen. Samo wiązanie tlen-wodór nie ma siły zbyt dobrze zdysocjować (np. w wodzie), natomiast obecność chloru przy tlenie tą zdolność znacznie polepsza (kwas chlorowy (V) jest już kwasem mocnym). Gdy mamy jednak zamiast chloru brom – moc kwasu spada. Udowadnia to nam, że im silniej elektroujemny pierwiastek jest przy tlenie, tym bardziej zwiększa on polaryzację wiązania wodór-tlen, bo dysocjacja zachodzi łatwiej (i kwas jest mocniejszy).

      Użyte przeze mnie przykłady są bardzo uproszczone po to, aby pomóc lepiej zrozumieć dane zjawisko, niestety czasami wprowadzać mogą w błąd. Poprawiłam w tekście wspomniany fragment, mam nadzieję, że całość nadal jest czytelna a jednocześnie bardziej logiczna.

  7. Wiec przyciaganie elektronow miedzy tlenem i wodorem jest wlasnie bardzo wysokie i H+ nie powinien sie odlaczac – stosujac sie do teorii przytoczonej podczas opisu kwasow beztlenowych.

  8. Mam ogromną prośbę : jak do szeregu mocy kwasów włączyć H2S i H2Se ? To,że HF < HCl < HBr < HI rozumiem, ale nie wiem jak do tego szeregu włączyć dwa pozostałe. Zależy mi na szybkiej odpowiedzi,jutro sprawdzian :D

    • H2S jest słabszy od HF, a H2Se najsłabszy ze wszystkich tutaj wymienionych.

  9. Czegos tutaj nie rozumiem. Jesli w kwasach tlenowych, tleny laczace sie z atomem centralnym poprzez duza elektroujemnosc zwiekszaja dodatkowo polaryzacje wiazania tlen-atom centralny w strone atomu centralnego. To wszystko oczywiscie powoduje wzmocnienie polaryzacji wiazania wodor-tlen. Tlen przyciaga ze wzmocniona sila elektron wodoru co ulatwia oddawanie protonu podczas reakcji.
    Ok, ale atom fluoru przyciaga z jeszcze wieksza sila elektron wodoru (roznica elektro.uj. =1.9 – wiazanie b. Mocno spolaryzowane). Co dodatkowo powinno przelozyc sie na B. Duza latwosc tworzenia Sie H+.
    A jednak tak nie jest
    Wiec teoria o elektroujemnosci tlumaczaca moc kwasow beztlenowych jest albo naciagana i liczy sie tylko teoria wielkosci atomow, albo ja nie wiem o co chodzi.
    Pozdr.
    Fizyk

  10. Przepraszam za gramatyke i skladnie ale pisze z tel. I robie to tak wolno ze zapominam co juz napisalem i wszystko moze byc pomieszane xD

  11. Czegos tutaj nie rozumiem. Jesli w kwasach tlenowych, tleny laczace sie z atomem centralnym poprzez duza elektroujemnosc zwiekszaja dodatkowo polaryzacje wiazania tlen-atom centralny w strone atomu centralnego, to oczywiscie powoduje to wzmocnienie polaryzacji wiazania wodor-tlen. Tlen przyciaga ze wzmocniona sila elektron wodoru co ulatwia oddawanie protonu podczas reakcji.
    Ok, ale atom fluoru przyciaga z jeszcze wieksza sila elektron wodoru (roznica elektro.uj. =1.9 – wiazanie b. Mocno spolaryzowane). Co dodatkowo powinno przelozyc sie na B. Duza latwosc tworzenia Sie H+.
    A jednak tak nie jest
    Wiec teoria o elektroujemnosci tlumaczaca moc kwasow beztlenowych jest albo naciagana i liczy sie tylko teoria wielkosci atomow, albo ja nie wiem o co chodzi.
    Pozdr.

  12. Dlaczego moc kwasów beztlenowych rośnie w okresie ze wzrostem elektroujemności?

  13. Dlaczego fluor nie tworzy kwasów tlenowych ?????

  14. Coś się nie zgadza w wyjaśnieniu dotyczącym kwasów beztlenowych. Zwiększenie polaryzacji wiązania zawsze je osłabia, tak samo jak się to dzieje w przypadku wiązania tlen-wodór w kwasach tlenowych. Zatem argument z powodowaniem przez rosnącą EU atomu centralnego osłabienia mocy kwasu jest nietrafiony – osłabione zostaje wiązanie, a moc rośnie. Co więcej, nie występuje tam przyciąganie elektrostatyczne, które Pani zasugerowała, ponieważ fluorowcowodory nie posiadają wiązań jonowych, a kowalencyjne spolaryzowane. Nawet jeśli jednak przy dużej różnicy elektroujemności można powiedzieć, że wiązanie to jest zbliżone do jonowego – to tym bardziej nie ma Pani racji, gdyż związki o skrajnej różnicy elektroujemności, czyli związki o budowie jonowej, dysocjują w 100% i są mocnymi elektrolitami. Jony wcale nie ‚trzymają’ się tak mocno, jak Pani sugeruje – przeciwnie, ich oddziaływanie nie wytrzymuje hydratacji. Kluczowy w przypadku kwasów beztlenowych jest promień. Natomiast wyjaśnienie z różnicą elektroujemności jest naciągane. Odgrywa ona bardzo małą rolę w przypadku kwasów beztlenowych.

  15. Mam pytanie odnośnie tego który kwas jest mocniejszy a który słabszy spośród tych kwasów:
    H2SO4 , H2S2O3, H2S, H2SO3

    według klucza powinno być: H2S,H2SO3,H2S2O3,H2SO4

    Według tego jest napisane wyżej : ,, mocniejszy jest zawsze ten kwas, który „jest na wyższym stopniu utlenienia”. nie rozumiem DLACZEGO jest najpierw H2SO3 a poźniej H2S2O3 ?

    stopień utlenienia siarki w H2SO3 to 4
    a w h2s2o3 ??

    • W kwasie H2S2O3 jeden z atomów siarki jest na +VI stopniu a drugi na -II. „Wypadkowa” wynosi II. Kwas ten istotnie jest mocniejszy,co widać po stałych dysocjacji, być może można być tego pewnym posiłkując się stopniami utlenienia.

Odpowiedz na komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

Możesz użyć następujących tagów oraz atrybutów HTML-a: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>