Słabe kwasy
Dlaczego kwasy są słabe lub mocne?
Każdy kwas reaguje z wodą. Kiedy traci proton, przenosi ten proton na wodę. Woda działa jako zasada, gdy rozpuszcza proton. Sprzężony kwas jest protonowaną wodą i jest reprezentowany jako (H3O)+, (H5O2)+, (H2nOn)+, lub po prostu jako H+(aq). Sprzężona zasada to kwas minus jego proton.
Silny kwas jest całkowicie zdysocjowany w wodzie, podczas gdy słaby kwas jest w równowadze z jego sprzężoną zasadą w wodzie. Przyjrzyjmy się reakcji silnego kwasu, kwasu azotowego lub HNO3, i słabszego kwasu, kwasu azotowego lub HNO2, w wodzie.
Kwas azotowy jest silniejszym kwasem niż kwas azotawy, ponieważ jego sprzężona zasada jest bardziej stabilna. Jon NO3- ma nadmiar ładunku ujemnego rozłożony na 3 atomy tlenu, podczas gdy nadmiar ładunku ujemnego w NO2- jest rozłożony na 2 atomy tlenu.
Sprzężona zasada jest bardziej stabilna, gdy ładunek ujemny znajduje się na elemencie elektronegatywnym i gdy ładunek jest delokalizowany na wielu atomach. Im bardziej stabilna zasada sprzężona, tym mocniejszy kwas. Stabilna sprzężona zasada nie jest bardzo zasadowa. Bardzo mocny kwas ma bardzo słabą zasadę sprzężoną, a bardzo słaby kwas ma bardzo mocną zasadę sprzężoną.
Równowaga słabych kwasów
Kwas podtlenkowy jest w równowadze z protonem i jego sprzężoną zasadą, NO2-. Ponieważ stężenie wody jest stałe, możemy zdefiniować stałą równą iloczynowi stężenia wody i stałej równowagi. Stała ta, Ka wynosi 10-3,29 dla HNO2.
Ka możemy wykorzystać do wyznaczenia pH roztworu kwasu azotowego. Na przykład wyznaczmy pH roztworu sporządzonego z 0,01 mola HNO2 w 1,0 L wody.
Część kwasu zdysocjuje na H+ i NO2-, ale nie wiemy w=jakiej ilości. Stężenie molowe rozpuszczonych protonów nazwiemy x so = x. Oznacza to, że stężenie NO2- musi również wynosić x, ponieważ powstają one w równych ilościach w wyniku dysocjacji kwasu. Stężenie
Zawsze można rozwiązać dla x za pomocą równania kwadratowego, ale w większości przypadków możemy je rozwiązać stosując przybliżenie. Jeśli założymy, że stopień dysocjacji jest niewielki, to stężenie równowagowe kwasu nie zmienia się zbytnio w stosunku do stężenia początkowego. Możemy wtedy użyć pierwotnego stężenia kwasu w wyrażeniu Ka.
Przybliżenie jest w tym przypadku dobre, ponieważ otrzymujemy za jego pomocą tę samą wartość pH, co z równania kwadratowego.
Reakcja między słabymi kwasami i mocnymi zasadami
Zasady mocne reagują całkowicie ze słabymi zasadami, tworząc sprzężoną zasadę słabego kwasu. Wtedy w wodzie będzie równowaga między słabym kwasem i jego sprzężoną zasadą.
Na przykład, spójrzmy na roztwór utworzony przez zmieszanie 0,010 mol HNO2 i 0,004 mol NaOH w 1,0 L wody. Ponownie, możemy użyć przybliżenia, aby to rozwiązać. Przybliżenie jest słuszne, ponieważ zakres dysocjacji będzie mały, gdy jest już obecny jakiś produkt.
Słabe kwasy i mocne kwasy
Stałe dysocjacji wybranych kwasów są podane w tabelach. W tabeli podane są wartości pKa.
Bardzo mocne kwasy, te które są całkowicie zdysocjowane w wodzie, są rozróżniane poprzez zbadanie ich równowagi dysocjacji kwasowej w rozpuszczalnikach niewodnych i oszacowanie pKa dla wody. Stałe równowagi dla słabszych kwasów (pKa >0) są określane na podstawie pomiarów pH roztworów.
BackCompassIndexTablesIntroductionNext
.