Kenmerken en voorbeelden

De zuren Het zijn verbindingen met hoge trends van het doneren van protonen of het accepteren van een paar elektronen. Er zijn veel definities (Bronsted, Arrhenius, Lewis) die de eigenschappen van zuren karakteriseren, en elk van hen is een aanvulling op een globaal beeld van dit type verbinding.

Vanuit het vorige perspectief kunnen alle bekende stoffen zuur zijn, maar alleen degenen die ver boven anderen opvallen, worden als zodanig beschouwd. Met andere woorden: als een stof een extreem zwakke donor van protonen is, vergeleken met water, kan bijvoorbeeld worden gezegd dat het geen zuur is.

Azijnzuur, een zwak zuur, doneer een proton (waterstofion, in groen gemarkeerd) aan het water in een evenwichtsreactie om het acetaation en hydroniumion te geven. Rood: zuurstof. Zwarte koolstof. Wit: waterstof.

Dus, wat precies zuren en hun natuurlijke bronnen zijn? Een typisch voorbeeld van hen is te vinden in veel vruchten: zoals citrus. Lemonades hebben hun karakteristieke smaak als gevolg van citroenzuur en andere componenten.

Taal kan de aanwezigheid van zuren detecteren, zoals bij andere smaken. Afhankelijk van het zuurgraad van deze verbindingen, wordt de smaak ondraaglijker. Op deze manier functioneert de taal als een organoleptische meter van de zurenconcentratie, met name de concentratie van hydroniumion (h₃OF⁺)).

Aan de andere kant worden zuren niet alleen gevonden in voedsel, maar ook in levende organismen. Evenzo hebben de bodem stoffen die ze als zuren kunnen karakteriseren; Dat is het geval van aluminium en andere metalen kationen.

[TOC]

Zure kenmerken

Welke kenmerken moet volgens bestaande definities als zuur worden beschouwd, volgens bestaande definities?

Moet in staat zijn om ionen h te genereren h⁺ en oh^- Wanneer u oplost in water (Arrhenius), moet u protonen heel gemakkelijk aan andere soorten doneren (Brnsted) of ten slotte, het moet een paar elektronen kunnen accepteren, negatief opladen (Lewis).

Deze kenmerken zijn echter nauw verwant aan de chemische structuur. Dus leren om het te analyseren, kunt u de kracht van zuurgraad of een paar verbindingen afleiden welke van de twee het meest zure is.

- Fysieke eigenschappen

Zuren hebben een smaak, de redundantie waard, zuur en de geur verbrandt vaak de neusgaten.  Ze zijn vloeibaar met plakkerige of olieachtige textuur en hebben de mogelijkheid om de kleur van het spruitpapier en het oranje van methyl naar rood te veranderen (eigenschappen van zuren en basen, s s.F.)).

- Mogelijkheid om protonen te genereren

In het jaar 1923 introduceerden de Deense chemicus Johannes Nicolaus Brønsted en de Engelse chemicus Thomas Martin Lowry, de theorie van Brønsted en Lowry dat elke verbinding die een proton kan overbrengen naar een andere verbinding een zuur is (Encyclopædia Britannica, 1998). Bijvoorbeeld in het geval van zoutzuur:

HCl → H⁺ + Klet^-

Brønsted en de theorie van Lowry verklaarden het zure gedrag van bepaalde stoffen niet. In 1923 de Amerikaanse chemicus Gilbert n. Lewis introduceert zijn theorie, waarin een zuur wordt beschouwd als elke verbinding die in een chemische reactie in staat is om zich bij een paar elektronen aan te sluiten die niet in een ander molecuul worden gedeeld (Encyclopædia Britannica, 1998).

Op deze manier zijn ionen zoals Cu²⁺, vertrouwen²⁺ en geloof³⁺ Ze hebben de mogelijkheid om zich aan te sluiten bij vrije elektronenparen, bijvoorbeeld van water om protonen op de manier te produceren:

Kan u van dienst zijn: Chrome (CR)

 Cu²⁺ + 2h₂O → Cu (OH)₂ + 2h⁺

- Ze hebben slechte hydrogenen in elektronische dichtheid

Voor het methaanmolecuul, cho₄, Geen van zijn hydrogenen heeft een elektronisch tekort. Dit komt omdat het verschil in elektronegativiteiten tussen koolstof en waterstof erg klein is. Maar als een van de H -atomen voor een van fluoride werd vervangen, dan zou er een opmerkelijke verandering zijn op het dipoolmoment: h₂FC-H.

H Ervaar een verplaatsing van uw elektronische wolk naar het aangrenzende atoom gekoppeld aan F, wat hetzelfde is, neemt Δ+ toe. Nogmaals, als een andere H wordt vervangen door een andere F, zou het molecuul zijn: HF₂C-H.

Nu is Δ+ zelfs nog groter, omdat er twee atomen van sterk elektronegatief F zijn, die de elektronische dichtheid aftrekken aan C, en de laatste bijgevolg aan de H. Als het vervangingsproces eindelijk zou worden verkregen: F₃C-H.

In dit laatste molecuul H Het presenteert, als gevolg van de drie atomen van buren, een duidelijk elektronisch tekort. Deze A+ blijft niet onopgemerkt door een soorten die rijk genoeg zijn in elektronen om dit te ontdoen H En op deze manier f₃CH is negatief geladen:

F₃C-H + : N^- (negatieve soorten) => f₃C:^- + HN

De vorige chemische vergelijking kan ook op deze manier worden overwogen: f₃CH doneert een proton (h⁺, Hij H eenmaal losgemaakt van het molecuul) tot: n; of, f₃CH wint een paar elektronen van H Wanneer de laatste van: n wordt geschonken aan de laatste^-.

- Sterkte of zuurgraad constant

Hoeveel f₃C:^- is aanwezig in de oplossing? Of hoeveel m moleculen₃Ch kan zure waterstof doneren aan n? Om deze vragen te beantwoorden, is het noodzakelijk om de concentratie van F te bepalen₃C:^- of van HN en, door een wiskundige vergelijking, een numerieke waarde vaststellen die Acidity Constant wordt genoemd, KA.

Hoe meer F -moleculen₃C:^- of hn voorkomen, meer zuur zal f zijn₃Ch en groter zijn ka. Op deze manier helpt KA kwantitatief te verduidelijken, welke verbindingen meer zuren zijn dan andere; En gooi ook degenen weg wiens KA van een kleine extreme orde is.

Sommige ka kunnen waarden hebben die ongeveer 10 zijn^-1 en 10^-5, En anderen, miljongels kleinere waarden zoals 10^-vijftien en 10^-35. Er kan dan worden gezegd dat de laatste, met deze zuurgraadconstanten, extreem zwakke zuren zijn en als zodanig kunnen worden weggegooid.

Dus welke van de volgende moleculen heeft de grootste ka: ch₄, Ch₃F, ch₂F₂ of CHF₃? Het antwoord ligt in het ontbreken van elektronische dichtheid, Δ+, in hun hydrogenen.

Afmetingen

Maar wat zijn de criteria voor het standaardiseren van KA -metingen? De waarde ervan kan sterk variëren, afhankelijk van welke soort de H zal ontvangen⁺. Als bijvoorbeeld: n een sterke basis is, zal KA geweldig zijn; Maar als het daarentegen een zeer zwakke basis is, zal KA klein zijn.

KA -metingen worden uitgevoerd met behulp van de meest voorkomende en zwakke van alle basen (en zuren): water. Afhankelijk van de mate van donatie van h⁺ Naar de H -moleculen₂Of, bij 25 ° C en bij een druk van een atmosfeer, zijn de standaardvoorwaarden om de zuurgraadconstanten te bepalen voor alle verbindingen vastgesteld.

Kan u van dienst zijn: tolueen: structuur, eigenschappen, gebruik, verkrijgen

Vanaf hier een repertoire van zuurgraadconstanten voor vele verbindingen, zowel anorganisch als organisch.

- Het heeft zeer stabiele geconjugeerde bases

De zuren hebben in hun chemische structuren zeer elektronegatieve of eenheden (aromatische ringen) die elektronische dichtheden van de omringende hydrogenen aantrekken, waardoor gedeeltelijk positief en reagens voor een basis worden veroorzaakt voor een basis.

Zodra ze de protonen doneren, wordt het zuur een geconjugeerde basis; dat wil zeggen, een negatieve soort die in staat is om h te accepteren⁺ of doneer een paar elektronen. In het voorbeeld van het CF -molecuul₃H Uw geconjugeerde basis is CF₃^-:

CF₃^- + HN CHF₃ + : N^-

Ja CF₃^- Het is een zeer stabiele conjugaatbasis, de balans zal verder naar links worden verplaatst dan voor rechts. Bovendien is hoe stabieler het hetzelfde is, hoe meer reactief en zuur.

Hoe te weten hoe stabiel ze zijn? Het hangt allemaal af van hoe ze omgaan met de nieuwe negatieve belasting. Als ze de groeiende elektronische dichtheid efficiënt kunnen deloceren of verspreiden, is deze niet beschikbaar om te worden gebruikt bij de vorming van de binding met de h van de basis.

- Ze kunnen positieve kosten hebben

Niet alle zuren hebben hydrogenen met elektronisch tekort, maar kunnen ook andere atomen hebben die elektronen kunnen accepteren, met of zonder positieve belasting.

Hoe is dit? Bijvoorbeeld in Boro Trifluoride, BF₃, Het atoom van B mist een octet in Valencia, dus het kan een link vormen met elk atoom dat het een paar elektronen geeft. Als een anion f^- Rond in zijn nabijheid treedt op de volgende chemische reactie:

BF₃ + F^- => BF₄^-

Aan de andere kant, gratis metalen kationen, zoals Al³⁺, Zn²⁺, NA⁺, enz., Ze worden beschouwd als zuren, omdat hun omgeving dative (coördinatie) bindingen van rijke elektronen kan accepteren. Ze reageren ook met oh ionen^- Om neer te slaan als metaalhydroxiden:

Zn²⁺(AC) + 2OH^-(AC) => Zn (OH)₂(S)

Al deze staan ​​bekend als Lewis -zuren, terwijl degenen die protonen doneren Bronsted -zuren zijn.

- Hun oplossingen hebben pH -waarden minder dan 7

Figuur: pH -schaal.

Meer specifiek genereert een zuur bij het oplossen van een oplosmiddel (dat het niet aanzienlijk neutribuut neutraliseert), oplossingen met pH minder dan 3, hoewel onder de 7 zeer zwakke zuren worden overwogen.

Dit kan worden geverifieerd met behulp van een zuur-base-indicator, zoals fenolftaleïne, de universele indicator of het sap van de Colorad. Die verbindingen die touren die worden aangegeven voor lage pH, zijn zuur. Dit is een van de eenvoudigste tests om de aanwezigheid ervan te bepalen.

Hetzelfde kan bijvoorbeeld worden gedaan voor verschillende grondmonsters uit verschillende delen van de wereld, waardoor de pH -waarden worden bepaald om, samen met andere variabelen, te karakteriseren.

Het kan u van dienst zijn: Ritchter-Wenzel Law: wat is verhalen, uitspraken, voorbeelden

En ten slotte hebben alle zuren agrarische smaken, zolang ze niet zo geconcentreerd zijn om onomkeerbaar tongweefsels te verbranden.

- Mogelijkheid om bases te neutraliseren

Arrhenius stelt in zijn theorie voor dat zuren, om protonen te genereren, reageren met de hydroxillen van de basen om zout en water in de weg te vormen:

HCl + NaOH → NaCl + H₂OF.

Deze reactie wordt neutralisatie genoemd en is de basis van de analytische techniek genaamd titratie (Bruce Mahan, 1990).

Sterke zuren en zwakke zuren

Zuren worden ingedeeld in sterke zuren en zwakke zuren. De sterkte van een zuur wordt geassocieerd met zijn evenwichtsconstante, dus in het geval van zuren worden deze constanten benoemd tot ACA -zuurgraadconstanten.

Aldus hebben sterke zuren een grote zuurgraadconstante, zodat ze de neiging hebben volledig te dissociëren. Voorbeelden van deze zuren zijn zwavelzuur, zoutzuur en salpeterzuur, waarvan de zuurgraad zo groot is dat het niet in water kan worden gemeten.

Aan de andere kant is een zwak zuur er een waarvan de dissociatie constant laag is, dus het is in chemisch evenwicht. Voorbeelden van deze zuren zijn azijnzuur en melkzuur en stikstofzuur waarvan de zuurgraadconstanten zich in de orde van 10 bevinden^-4. Figuur 1 toont de verschillende zuurgraadconstanten voor verschillende zuren.

Figuur 1: Zuurdissociatieconstanten.

Voorbeelden van zuren

Waterstofhalogeniden

Alle waterstofhalogeniden zijn zure verbindingen, vooral wanneer ze oploven in water:

-HF (fluorhorinezuur).

-HCl (zoutzuur).

-HBR (bromhydriczuur).

-Hallo (yodiumzuur).

Oxoacides

Oxoacides zijn de geprotoneerde vormen van oxoanions:

Hno₃ (salpeterzuur).

H₂SW₄ (zwavelzuur).

H₃Po₄ (fosforzuur).

HCLO₄ (perchloorzuur).

Superzuren

Superzuren zijn het mengsel van een brnsted zuur en een sterk Lewis -zuur. Eenmaal gemengd vormen ze complexe structuren waar volgens bepaalde studies h⁺ "Brinca" in hen.

De corrosieve kracht is zodanig dat er miljarden keren sterker zijn dan h₂SW₄ geconcentreerd. Ze worden gebruikt om grote moleculen te kraken die aanwezig zijn in ruwe olie, in kleinere, vertakte moleculen en met grote economische toegevoegde waarde.

-BF₃/HF

-SBF₅/HF

-SBF₅/HSO₃F

-CF₃SW₃H

Organische zuren

Organische zuren worden gekenmerkt door een of meer carbonische groepen (COOH) te hebben, en onder hen zijn:

-Citroenzuur (aanwezig in veel fruit)

-Zuurzuur (groene appels)

-Azijnzuur (commerciële azijn)

-Bijntrijnzuur (van ranzige boter)

-Wijnsteenzuur (van wijnen)

-En de familie van vetzuren.

Referenties

1. Torrens h. Harde en zachte zuren en basen. [PDF]. Genomen van: Depa.Fquim.UNAM.mx
2. Helmestine, Anne Marie, pH.D. (3 mei 2018). Namen van 10 gemeenschappelijke zuren. Hersteld van: Thoughtco.com
3. Chempages noraties. Zuren en basen: moleculaire structuur en gedrag. Genomen uit: chem.Wisc.Edu
4. Deziel, Chris. (27 april 2018). Algemene kenmerken van zuren en basen. Wetenschap. Hersteld van: wetenschap.com
5. Pittsburgh Supercomputing Center (PSC). (25 oktober 2000).  Opgehaald uit: PSC.Edu.