Caratteristiche ed esempi

IL acidi Sono composti con alte tendenze di donazione di protoni o accettano un paio di elettroni. Esistono molte definizioni (Bronsted, Arrhenius, Lewis) che caratterizzano le proprietà degli acidi e ognuna di esse si completa per costruire un'immagine globale di questo tipo di composto.

Dal punto di vista precedente, tutte le sostanze conosciute possono essere acide, tuttavia, solo quelle che si distinguono ben al di sopra degli altri sono considerate tali. In altre parole: se una sostanza è un donatore estremamente debole di protoni, rispetto all'acqua, ad esempio, si può dire che non è un acido.

L'acido acetico, un acido debole, dona un protone (ione idrogeno, evidenziato in verde) all'acqua in una reazione di equilibrio per dare lo ione acetato e ioni idronium. Rosso: ossigeno. Nero: carbonio. Bianco: idrogeno.

Quindi, che sono esattamente acidi e le loro fonti naturali? Un esempio tipico di essi può essere trovato all'interno di molti frutti: come gli agrumi. Le limonate hanno il loro sapore caratteristico a causa dell'acido citrico e di altri componenti.

Il linguaggio può rilevare la presenza di acidi, come con altri sapori. A seconda del livello di acidità di questi composti, il gusto diventa più intollerabile. In questo modo, il linguaggio funziona come un misuratore organolettico della concentrazione di acidi, in particolare la concentrazione di ione idronio (H₃O⁺).

D'altra parte, gli acidi non si trovano solo nel cibo, ma anche all'interno di organismi viventi. Allo stesso modo, i terreni hanno sostanze che possono caratterizzarli come acidi; Questo è il caso dell'alluminio e di altri cationi metallici.

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Caratteristiche acide

Quali caratteristiche dovrebbe avere un composto, secondo le definizioni esistenti, essere considerati acidi?

Deve essere in grado di generare ioni h⁺ e oh^- Quando si dissolve in acqua (Arrhenius), è necessario donare i protoni ad altre specie molto facilmente (brnsted) o, infine, deve essere in grado di accettare un paio di elettroni, caricando negativamente (Lewis).

Tuttavia, queste caratteristiche sono strettamente correlate alla struttura chimica. Quindi imparare ad analizzarlo puoi dedurre la sua forza di acidità o un paio di composti quale dei due è il più acido.

- Proprietà fisiche

Gli acidi hanno un sapore, valgono la ridondanza, l'acido e il suo odore brucia spesso le narici.  Sono liquidi con consistenza appiccicosa o grassa e hanno la capacità di cambiare il colore della carta germoglia e l'arancione dal metile a rosso (proprietà di acidi e basi, s.F.).

- Capacità di generare protoni

Nell'anno del 1923, il chimico danese Johannes Nicolaus Brønsted e il chimico inglese Thomas Martin Lowry, hanno introdotto la teoria di Brønsted e Lowry affermando che qualsiasi composto che può trasferire un protone su qualsiasi altro composto è un acido (Enciclopædia Britannica, 1998). Ad esempio nel caso dell'acido cloridrico:

HCl → H⁺ + Cl^-

La teoria di Brønsted e Lowry non ha spiegato il comportamento acido di alcune sostanze. Nel 1923 il chimico americano Gilbert n. Lewis introduce la sua teoria, in cui un acido è considerato come qualsiasi composto che, in una reazione chimica, è in grado di unirsi a un paio di elettroni non condivisi in un'altra molecola (Enciclopædia britannica, 1998).

In questo modo, ioni come Cu²⁺, fede²⁺ e fede³⁺ Hanno la possibilità di unire le coppie di elettroni gratuiti, ad esempio l'acqua per produrre protoni nel modo:

Può servirti: Chrome (CR)

 Cu²⁺ + 2h₂O → Cu (OH)₂ + 2h⁺

- Hanno poveri idrogeni in densità elettronica

Per la molecola di metano, Cho₄, Nessuno dei suoi idrogeni ha una carenza elettronica. Questo perché la differenza di elettronegatività tra carbonio e idrogeno è molto piccola. Ma, se uno degli atomi H per uno di fluoro fosse sostituito, allora ci sarebbe un notevole cambiamento nel momento dipolo: H₂Fc-H.

H Sperimenta uno spostamento della tua nuvola elettronica all'atomo adiacente collegato a F, che è lo stesso, Δ+ aumenta. Ancora una volta, se un'altra H viene sostituita da un'altra F, allora la molecola sarebbe: HF₂C-H.

Ora Δ+ è ancora maggiore, poiché ci sono due atomi di F altamente elettronegativo, che sottraggono la densità elettronica a C e quest'ultimo, di conseguenza, a H. Se il processo di sostituzione continuasse sarebbe finalmente ottenuto: f₃C-H.

In quest'ultima molecola H Presenta, come conseguenza dei tre atomi dei vicini, una marcata carenza elettronica. Questo Δ+ non passa inosservato a nessuna specie abbastanza ricca negli elettroni da spogliarlo H E, in questo modo, F₃CH è carico negativamente:

F₃C-H + : N^- (specie negative) => f₃C:^- + HN

L'equazione chimica precedente può anche essere considerata in questo modo: F₃CH dona un protone (h⁺, Lui H una volta distaccato dalla molecola) a: n; o, f₃Ch vince un paio di elettroni da H Quando l'ultimo da: n viene donato a quest'ultimo^-.

- Costante di forza o acidità

Quanto f₃C:^- è presente nella soluzione? O quante molecole M₃CH può donare idrogeno acido a n? Per rispondere a queste domande, è necessario determinare la concentrazione di F₃C:^- o di HN e, attraverso un'equazione matematica, stabilire un valore numerico chiamato costante di acidità, ka.

Più molecole F₃C:^- o si verificano hn, più acido sarà f₃Ch e più grande il suo ka. In questo modo, KA aiuta a chiarire, quantitativamente, che i composti sono più acidi di altri; E, anche, scartare coloro il cui ka è di un piccolo ordine estremo.

Alcuni ka possono avere valori che sono circa 10^-1 e 10^-5, E altri, milioni di valori militari come 10^-quindici e 10^-35. Si può quindi dire che gli ultimi, con queste costanti di acidità, sono acidi estremamente deboli e possono essere scartati come tali.

Quindi quale delle seguenti molecole ha il più grande ka: ch₄, Cap₃F, ch₂F₂ o chf₃? La risposta sta nella mancanza di densità elettronica, Δ+, nei loro idrogeni.

Misurazioni

Ma quali sono i criteri per standardizzare le misurazioni KA? Il suo valore può variare notevolmente a seconda di quale specie la H riceverà⁺. Ad esempio, se: n è una base forte, ka sarà grande; Ma se, al contrario, è una base molto debole, Ka sarà piccola.

Le misurazioni KA sono effettuate utilizzando le più comuni e deboli di tutte le basi (e acidi): acqua. A seconda del grado di donazione di H⁺ Alle molecole H₂Oppure, a 25 ° C e ad una pressione di un'atmosfera, vengono stabilite le condizioni standard per determinare le costanti di acidità per tutti i composti.

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Da qui un repertorio di costanti di acidità per molti composti, sia inorganici che organici.

- Ha basi coniugate molto stabili

Gli acidi hanno nelle loro strutture chimiche molto elettronegative o unità (anelli aromatici) che attirano densità elettroniche degli idrogeni circostanti, causando così parzialmente positivi e reagenti a una base prima di una base.

Una volta che donano i protoni, l'acido diventa una base coniugata; cioè una specie negativa in grado di accettare H⁺ o donare un paio di elettroni. Nell'esempio della molecola CF₃H la tua base coniugata è CF₃^-:

Cf₃^- + Hn chf₃ + : N^-

Si cf₃^- È una base coniugata molto stabile, l'equilibrio verrà spostato ulteriormente a sinistra che per la destra. Inoltre, più stabile è lo stesso, più reattivo e acido.

Come sapere quanto sono stabili? Tutto dipende da come si occupano del nuovo carico negativo. Se riescono a eliminare o diffondere la crescente densità elettronica in modo efficiente, non sarà disponibile per essere utilizzato nella formazione del legame con la H della base.

- Possono avere addebiti positivi

Non tutti gli acidi hanno idrogeni con carenza elettronica, ma possono anche avere altri atomi in grado di accettare elettroni, con o senza carico positivo.

Com'è? Ad esempio, in boro trifluoride, bf₃, L'atomo di B manca di un ottetto a Valencia, quindi può formare un collegamento con qualsiasi atomo che gli dà un paio di elettroni. Se un anione f^- Round nella sua vicinanza si verifica la seguente reazione chimica:

Bf₃ + F^- => Bf₄^-

D'altra parte, cationi metallici liberi, come Al³⁺, Zn²⁺, N / a⁺, eccetera., Sono considerati acidi, poiché il loro ambiente può accettare legami dativi (coordinamento) di elettroni ricchi. Reagiscono anche con ioni oh^- Per precipitare come idrossidi di metallo:

Zn²⁺(AC) + 2OH^-(AC) => Zn (OH)₂(S)

Tutti questi sono conosciuti come acidi Lewis, mentre quelli che donano protoni sono acidi bronchi.

- Le loro soluzioni hanno valori di pH inferiori a 7

Figura: scala pH.

Più specificamente, un acido quando si dissolve in qualsiasi solvente (che non lo neutralizza in modo sensibile), genera soluzioni con pH inferiore a 3, sebbene siano considerati sotto 7 acidi molto deboli.

Questo può essere verificato usando un indicatore di base acido, come la fenolftaleina, l'indicatore universale o il succo della colorazione. Quei composti che visitano quelli indicati a basso pH sono acidi. Questo è uno dei test più semplici per determinare la presenza di essi.

Lo stesso può essere fatto, ad esempio, per diversi campioni di terreno da diverse parti del mondo, determinando così i suoi valori di pH, insieme ad altre variabili, caratterizzarli.

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E infine, tutti gli acidi hanno sapori agricoli, purché non siano così concentrati per bruciare irreversibilmente i tessuti della lingua.

- Capacità di neutralizzare le basi

Arrhenius, nella sua teoria, propone che gli acidi siano in grado di generare protoni, reagire con gli idrossili delle basi per formare sale e acqua sulla strada:

HCl + NaOH → NaCl + H₂O.

Questa reazione è chiamata neutralizzazione ed è la base della tecnica analitica chiamata titolazione (Bruce Mahan, 1990).

Acidi forti e acidi deboli

Gli acidi sono classificati in acidi forti e acidi deboli. La forza di un acido è associata alla sua costante di equilibrio, quindi nel caso degli acidi, queste costanti sono nominate costanti di acidità ka.

Pertanto, gli acidi forti hanno una grande costante di acidità, quindi tendono a dissociarsi completamente. Esempi di questi acidi sono acido solforico, acido cloridrico e acido nitrico, le cui costanti di acidità sono così grandi da non poter essere misurate in acqua.

D'altra parte, un acido debole è quello la cui costante di dissociazione è bassa, quindi è in equilibrio chimico. Esempi di questi acidi sono acido acetico, acido lattico e acido nitroso le cui costanti di acidità sono all'ordine di 10^-4. La Figura 1 mostra le diverse costanti di acidità per acidi diversi.

Figura 1: costanti di dissociazione acida.

Esempi di acidi

Alogenuri di idrogeno

Tutti gli alogenuri di idrogeno sono composti acidi, specialmente quando si dissolvono in acqua:

-HF (acido fluorico).

-HCl (acido cloridrico).

-HBR (acido bromidrico).

-Ciao (acido yodium).

Oxoacidi

Gli oxoacidi sono le forme protonate di oxoanioni:

Hno₃ (acido nitrico).

H₂SW₄ (acido solforico).

H₃Po₄ (acido fosforico).

HCLO₄ (acido perclorico).

Super acidi

I super acidi sono la miscela di un acido brnsted e un forte acido Lewis. Una volta miscelati formano strutture complesse in cui, secondo alcuni studi, H⁺ "Brinca" dentro di loro.

Il suo potere corrosivo è tale che ci sono miliardi di volte più forti di h₂SW₄ concentrato. Sono usati per rompere grandi molecole presenti nel petrolio greggio, in molecole più piccole e ramificate e con un grande valore economico aggiunto.

-Bf₃/HF

-SBF₅/HF

-SBF₅/HSO₃F

-Cf₃SW₃H

Acidi organici

Gli acidi organici sono caratterizzati da uno o più gruppi carbossilici (COOH) e tra questi sono:

-Acido citrico (presente in molti frutti)

-Acido malico (mele verdi)

-Acido acetico (aceto commerciale)

-Acido butirrico (di burro rancido)

-Acido tartarico (di vini)

-E la famiglia degli acidi grassi.

Riferimenti

1. Torrens h. Acidi e basi duri e morbidi. [PDF]. Tratto da: Depa.Fquim.UNAM.MX
2. Helmestine, Anne Marie, PH.D. (3 maggio 2018). Nomi di 10 acidi comuni. Recuperato da: Thoughtco.com
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4. Deziel, Chris. (27 aprile 2018). Caratteristiche generali di acidi e basi. Scientifico. Recuperato da: scientifici.com
5. Pittsburgh SuperComputing Center (PSC). (25 ottobre 2000).  Estratto da: PSC.Edu.