- Đặc điểm của axit
- - Tính chất vật lý
- - Khả năng tạo ra proton
- - Chúng có các hydro có mật độ electron kém
- - Độ bền hoặc hằng số axit
- Đo
- - Nó có bazơ liên hợp rất ổn định
- - Họ có thể có điện tích dương
- - Dung dịch của chúng có giá trị pH thấp hơn 7
- - Khả năng trung hòa bazơ
- Axit mạnh và axit yếu
- Ví dụ về axit
- Hiđro halogenua
- Oxoacid
- Siêu axit
- A-xít hữu cơ
- Người giới thiệu
Các axit là hợp chất có khuynh hướng cao của proton tặng hoặc chấp nhận một cặp electron. Có rất nhiều định nghĩa (Bronsted, Arrhenius, Lewis) đặc trưng cho các tính chất của axit và mỗi định nghĩa được bổ sung để xây dựng hình ảnh toàn cầu về các loại hợp chất này.
Từ quan điểm trên, tất cả các chất đã biết đều có thể có tính axit, tuy nhiên, chỉ những chất nổi bật hơn hẳn những chất khác mới được coi là như vậy. Nói cách khác: nếu một chất là chất cho proton cực kỳ yếu, chẳng hạn so với nước, thì có thể nói rằng nó không phải là axit.
Axit axetic, một axit yếu, cho một proton (ion hydro, được đánh dấu màu xanh lá cây) vào nước trong một phản ứng cân bằng để tạo ra ion axetat và ion hydronium. Màu đỏ: oxy. Đen: carbon. Màu trắng: hydro.
Đây là trường hợp, chính xác thì axit và nguồn tự nhiên của chúng là gì? Một ví dụ điển hình của chúng có thể được tìm thấy bên trong nhiều loại trái cây: chẳng hạn như cam quýt. Nước chanh có hương vị đặc trưng do axit xitric và các thành phần khác.
Lưỡi có thể phát hiện sự hiện diện của axit, giống như các mùi vị khác. Tùy thuộc vào mức độ axit của các hợp chất này, hương vị trở nên khó dung nạp hơn. Bằng cách này, lưỡi có chức năng như một máy đo cảm quan cho nồng độ axit, đặc biệt là nồng độ ion hydronium (H 3 O + ).
Mặt khác, axit không chỉ có trong thực phẩm mà còn có trong cơ thể sống. Tương tự như vậy, đất có các chất có thể đặc trưng cho chúng là có tính axit; đó là trường hợp của nhôm và các cation kim loại khác.
Đặc điểm của axit
Theo các định nghĩa hiện có, một hợp chất phải có những đặc điểm nào để được coi là có tính axit?
Nó phải có khả năng tạo ra các ion H + và OH - bằng cách hòa tan trong nước (Arrhenius), nó phải hiến tặng proton cho các loài khác rất dễ dàng (Bronsted) hoặc cuối cùng, nó phải có khả năng nhận một cặp electron, mang điện tích âm (Lewis).
Tuy nhiên, những đặc điểm này có liên quan mật thiết đến cấu trúc hóa học. Do đó, bằng cách học phân tích nó, có thể suy ra độ mạnh của tính axit hoặc của một vài hợp chất trong hai hợp chất đó là axit mạnh nhất.
- Tính chất vật lý
Axit có mùi vị, có giá trị dư thừa, axit và mùi của chúng thường làm bỏng lỗ mũi. Chúng là chất lỏng có kết cấu dính hoặc nhờn và có khả năng thay đổi màu của giấy quỳ và metyl da cam thành đỏ (Tính chất của axit và bazơ, SF).
- Khả năng tạo ra proton
Năm 1923, nhà hóa học Đan Mạch Johannes Nicolaus Brønsted và nhà hóa học người Anh Thomas Martin Lowry đưa ra lý thuyết Brønsted và Lowry nêu rõ rằng bất kỳ hợp chất nào có thể chuyển proton thành bất kỳ hợp chất nào khác đều là axit (Encyclopædia Britannica, 1998). Ví dụ trong trường hợp axit clohydric:
HCl → H + + Cl -
Lý thuyết của Brønsted và Lowry không giải thích được tính axit của một số chất. Năm 1923, nhà hóa học người Mỹ Gilbert N. Lewis đưa ra lý thuyết của mình, trong đó một axit được coi là bất kỳ hợp chất nào, trong một phản ứng hóa học, có khả năng tham gia một cặp electron không được chia sẻ trong phân tử khác (Encyclopædia Britannica, 1998) .
Bằng cách này, các ion như Cu 2+ , Fe 2+ và Fe 3+ có khả năng liên kết với các cặp electron tự do, ví dụ từ nước để tạo ra proton theo cách sau:
Cu 2+ + 2H 2 O → Cu (OH) 2 + 2H +
- Chúng có các hydro có mật độ electron kém
Đối với phân tử metan, CH 4 , không có hydro nào của nó bị thiếu điện tử. Điều này là do sự khác biệt về độ âm điện giữa cacbon và hydro là rất nhỏ. Nhưng nếu bạn thay thế một trong các nguyên tử H bằng một trong flo, sau đó sẽ có một sự thay đổi đáng chú ý trong thời điểm lưỡng cực: H 2 FC- H .
H trải qua sự dịch chuyển đám mây electron của nó về phía nguyên tử lân cận được liên kết với F, điều này cũng giống như vậy, δ + tăng lên. Một lần nữa, nếu H khác được thay thế bởi một F, sau đó các phân tử trở thành: HF 2 C- H .
Bây giờ δ + thậm chí còn lớn hơn, vì hai nguyên tử F, mật độ điện tử có độ âm điện mà loại bỏ C, và điều này sau hậu quả là đến H . Nếu quá trình thay thế tiếp tục cuối cùng thu được: F 3 C- H .
Trong phân tử cuối cùng này, H trình bày, do kết quả của ba nguyên tử F lân cận, sự thiếu hụt điện tử rõ rệt. Δ + này không được chú ý đối với bất kỳ loài nào đủ giàu electron để loại bỏ H này và theo cách này, F 3 CH trở nên tích điện âm:
F 3 C– H +: N - (loài tiêu cực) => F 3 C: - + H N
Phương trình hóa học trên cũng có thể được coi là: F 3 CH cho một proton (H + , H đã tách ra khỏi phân tử) thành: N; hoặc, F 3 CH nhận một cặp electron từ H khi một cặp khác được nhường cho cặp electron sau từ: N - .
- Độ bền hoặc hằng số axit
Bao nhiêu F 3 C: - có trong dung dịch? Hoặc, có bao nhiêu phân tử F 3 CH có thể cho hiđro có tính axit thành N? Để trả lời những câu hỏi này, cần phải xác định nồng độ của F 3 C: - hoặc H N và, sử dụng một phương trình toán học, thiết lập một giá trị số được gọi là hằng số axit, Ka.
Càng tạo ra nhiều phân tử F 3 C: - hoặc HN thì F 3 CH càng có tính axit và Ka của nó càng lớn. Bằng cách này, Ka giúp làm rõ về mặt định lượng, những hợp chất nào có tính axit mạnh hơn những hợp chất khác; và, tương tự như vậy, nó loại bỏ dưới dạng axit có Ka có bậc cực kỳ nhỏ.
Một số Ka có thể có giá trị khoảng 10 -1 và 10 -5 , và những người khác, giá trị nhỏ hơn phần triệu như 10 -15 và 10 -35 . Sau đó có thể nói rằng axit thứ hai, với hằng số axit đã nói, là axit cực kỳ yếu và có thể bị loại bỏ như vậy.
Vậy phân tử nào sau đây có Ka cao nhất: CH 4 , CH 3 F, CH 2 F 2, CHF 3 ? Câu trả lời nằm ở việc thiếu mật độ electron, δ +, trong các hydro của chúng.
Đo
Nhưng tiêu chuẩn để chuẩn số đo Ka là gì? Giá trị của nó có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào loài nào sẽ nhận được H + . Ví dụ, nếu: N là bazơ mạnh thì Ka sẽ lớn; nhưng nếu ngược lại, đó là một bazơ rất yếu thì Ka sẽ nhỏ.
Phép đo Ka được thực hiện bằng cách sử dụng bazơ (và axit) phổ biến nhất và yếu nhất: nước. Tùy thuộc vào mức độ hiến tặng H + cho các phân tử H 2 O, ở 25ºC và ở áp suất của một bầu không khí, các điều kiện tiêu chuẩn được thiết lập để xác định hằng số axit cho tất cả các hợp chất.
Từ đó phát sinh ra một danh sách các bảng hằng số axit cho nhiều hợp chất, cả vô cơ và hữu cơ.
- Nó có bazơ liên hợp rất ổn định
Axit có các nguyên tử hoặc đơn vị độ âm điện cao (vòng thơm) trong cấu trúc hóa học của chúng, thu hút mật độ điện tử từ các hydro xung quanh, do đó làm cho chúng trở nên dương một phần và phản ứng với bazơ.
Khi các proton hiến tặng, axit chuyển thành một bazơ liên hợp; nghĩa là, một loài âm có khả năng nhận H + hoặc cho một cặp electron. Trong ví dụ về phân tử CF 3 H, bazơ liên hợp của nó là CF 3 - :
CF 3 - + HN <=> CHF 3 +: N -
Nếu CF 3 - là một bazơ liên hợp rất bền, thì cân bằng sẽ bị chuyển dịch sang trái nhiều hơn là sang phải. Ngoài ra, nó càng ổn định, axit sẽ càng phản ứng và có tính axit.
Làm thế nào để bạn biết chúng ổn định như thế nào? Tất cả phụ thuộc vào cách họ đối phó với điện tích âm mới. Nếu chúng có thể tách vị trí của nó hoặc khuếch tán mật độ electron ngày càng tăng một cách hiệu quả, nó sẽ không có sẵn để sử dụng trong liên kết với cơ sở H.
- Họ có thể có điện tích dương
Không phải tất cả các axit đều có hydro nguyên thiếu điện tử, nhưng chúng cũng có thể có các nguyên tử khác có khả năng nhận điện tử, có hoặc không mang điện tích dương.
Cái này như thế nào? Ví dụ, trong bo trifluoride, BF 3 , nguyên tử B thiếu một octet hóa trị, vì vậy nó có thể tạo liên kết với bất kỳ nguyên tử nào tạo cho nó một cặp electron. Nếu một anion F - vòng trong vùng lân cận của nó xảy ra các phản ứng hóa học sau:
BF 3 + F - => BF 4 -
Mặt khác, các cation kim loại tự do, chẳng hạn như Al 3+ , Zn 2+ , Na + , v.v., được coi là axit, vì chúng có thể chấp nhận liên kết âm (phối trí) của các loài giàu electron từ môi trường của chúng. Tương tự như vậy, chúng phản ứng với ion OH - để kết tủa dưới dạng hiđroxit kim loại:
Zn 2+ (aq) + 2OH - (aq) => Zn (OH) 2 (s)
Tất cả những chất này được gọi là axit Lewis, trong khi những chất tặng proton là axit Bronsted.
- Dung dịch của chúng có giá trị pH thấp hơn 7
Hình: Thang đo pH.
Cụ thể hơn, khi một axit hòa tan trong bất kỳ dung môi nào (không trung hòa đáng kể), nó tạo ra các dung dịch có độ pH thấp hơn 3, mặc dù dưới 7 thì chúng được coi là axit rất yếu.
Điều này có thể được xác minh bằng cách sử dụng chất chỉ thị axit-bazơ, chẳng hạn như phenolphtalein, chất chỉ thị đa năng hoặc nước bắp cải tím. Những hợp chất chuyển màu sang những hợp chất được chỉ định cho độ pH thấp, được coi là axit. Đây là một trong những bài kiểm tra đơn giản nhất để xác định sự hiện diện của chúng.
Điều tương tự có thể được thực hiện, ví dụ, đối với các mẫu đất khác nhau từ các khu vực khác nhau trên thế giới, do đó xác định giá trị pH của chúng cùng với các biến số khác, đặc trưng cho chúng.
Và cuối cùng, tất cả các axit đều có vị chua, miễn là chúng không quá đậm đặc đến mức đốt cháy các mô của lưỡi một cách không thể phục hồi.
- Khả năng trung hòa bazơ
Arrhenius, theo lý thuyết của mình, đề xuất rằng axit, có thể tạo ra proton, phản ứng với hydroxyl của bazơ để tạo thành muối và nước theo cách sau:
HCl + NaOH → NaCl + H 2 O.
Phản ứng này được gọi là trung hòa và là cơ sở của kỹ thuật phân tích được gọi là chuẩn độ (Bruce Mahan, 1990).
Axit mạnh và axit yếu
Axit được phân thành axit mạnh và axit yếu. Độ mạnh của một axit gắn liền với hằng số cân bằng của nó, do đó, trong trường hợp axit, những hằng số này được gọi là hằng số axit Ka.
Như vậy, axit mạnh có hằng số axit lớn nên có xu hướng phân li hoàn toàn. Ví dụ về các axit này là axit sunfuric, axit clohiđric và axit nitric, có hằng số axit lớn đến mức không thể đo được chúng trong nước.
Mặt khác, axit yếu là axit có hằng số phân ly thấp nên ở trạng thái cân bằng hóa học. Ví dụ về các axit này là axit axetic và axit lactic và axit nitơ có hằng số axit theo thứ tự 10 -4 . Hình 1 cho thấy các hằng số axit khác nhau của các axit khác nhau.
Hình 1: hằng số phân ly axit.
Ví dụ về axit
Hiđro halogenua
Tất cả các hiđro halogenua đều là các hợp chất có tính axit, đặc biệt khi hòa tan trong nước:
-HF (axit flohiđric).
-HCl (axit clohidric).
-HBr (axit hydrobromic).
-HI (axit iotic).
Oxoacid
Axit oxo là các dạng oxoanion được proton hóa:
HNO 3 (axit nitric).
H 2 SO 4 (axit sunfuric).
H 3 PO 4 (axit photphoric).
HClO 4 (axit pecloric).
Siêu axit
Siêu axit là hỗn hợp của axit Bronsted mạnh và axit Lewis mạnh. Sau khi trộn lẫn, chúng tạo thành các cấu trúc phức tạp, theo một số nghiên cứu nhất định, H + "nhảy" vào bên trong chúng.
Khả năng ăn mòn của chúng mạnh gấp hàng tỷ lần H 2 SO 4 đậm đặc. Chúng được sử dụng để bẻ gãy các phân tử lớn có trong dầu thô, thành các phân tử nhỏ hơn, phân nhánh và có giá trị kinh tế gia tăng lớn.
-BF 3 / HF
-SbF 5 / HF
-SbF 5 / HSO 3 F
-CF 3 SO 3 H
A-xít hữu cơ
Axit hữu cơ được đặc trưng bởi có một hoặc nhiều nhóm cacboxylic (COOH), và trong số đó là:
-Citric acid (có trong nhiều loại trái cây)
Axit malic (từ táo xanh)
-Axit axit (từ giấm thương mại)
- Axitutyric (từ bơ ôi)
-Tartaric acid (từ rượu vang)
-Và họ axit béo.
Người giới thiệu
- Torrens H. Axit và bazơ cứng và mềm. . Lấy từ: depa.fquim.unam.mx
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 3 tháng 5 năm 2018). Tên của 10 loại axit phổ biến. Phục hồi từ: thinkco.com
- Chempages Netorials. Axit và bazơ: Cấu trúc phân tử và hành vi. Lấy từ: chem.wisc.edu
- Deziel, Chris. (Ngày 27 tháng 4 năm 2018). Đặc điểm chung của axit & bazơ. Đấu kiếm. Phục hồi từ: sciining.com
- Trung tâm Siêu máy tính Pittsburgh (PSC). (Ngày 25 tháng 10 năm 2000). Được khôi phục từ: psc.edu.