- Propriétés d'un acide fort
- Dissociation
- pH
- pKa
- Corrosion
- Facteurs qui affectent votre force
- Electronégativité de sa base conjuguée
- Rayon de base conjugué
- Nombre d'atomes d'oxygène
- Exemples
- Références
Un acide fort est tout composé capable de libérer complètement et de manière irréversible des protons ou des ions hydrogène, H +. Étant si réactif, un grand nombre d'espèces sont obligées d'accepter ces H +; comme l'eau, dont le mélange devient potentiellement dangereux par simple contact physique.
L'acide donne un proton à l'eau, qui agit comme une base pour former l'ion hydronium, H 3 O +. La concentration de l'ion hydronium dans une solution d'un acide fort est égale à la concentration de l'acide (=).
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Dans l'image supérieure, il y a une bouteille d'acide chlorhydrique, HCl, avec une concentration de 12M. Plus la concentration d'un acide (faible ou fort) est élevée, plus sa manipulation est nécessaire; c'est pourquoi la bouteille montre le pictogramme d'une main blessée par la propriété corrosive d'une goutte d'acide tombant dessus.
Les acides forts sont des substances qui doivent être manipulées en pleine conscience de leurs effets possibles; En travaillant avec eux avec soin, leurs propriétés peuvent être utilisées pour de multiples utilisations, l'une des plus courantes étant la synthèse ou la dissolution d'échantillons.
Propriétés d'un acide fort
Dissociation
Un acide fort se dissocie ou s'ionise à 100% en solution aqueuse, acceptant une paire d'électrons. La dissociation d'un acide peut être décrite avec l'équation chimique suivante:
HAc + H 2 O => A - + H 3 O +
Où HAc est l'acide fort et A - sa base conjuguée.
L'ionisation d'un acide fort est un processus généralement irréversible; dans les acides faibles, au contraire, l'ionisation est réversible. L'équation montre que H 2 O est celui qui accepte le proton; cependant, il en va de même pour les alcools et autres solvants.
Cette tendance à accepter les protons varie d'une substance à l'autre et, par conséquent, la force acide du HAc n'est pas la même dans tous les solvants.
pH
Le pH d'un acide fort est très bas, se situant entre 0 et 1 unité de pH. Par exemple, une solution de HCl 0,1 M a un pH de 1.
Cela peut être démontré en utilisant la formule
pH = - log
Vous pouvez calculer le pH d'une solution HCl 0,1 M, puis appliquer
pH = -log (0,1)
Obtention d'un pH de 1 pour la solution HCl 0,1 M.
pKa
La force des acides est liée à leur pKa. L'ion hydronium (H 3 O +), par exemple, a un pKa de -1,74. Généralement, les acides forts ont un pKa avec des valeurs plus négatives que -1,74, et sont donc plus acides que H 3 O + lui-même.
Le pKa exprime d'une certaine manière la tendance de l'acide à se dissocier. Plus sa valeur est basse, plus l'acide sera fort et agressif. Pour cette raison, il est commode d'exprimer la force relative d'un acide par sa valeur pKa.
Corrosion
En général, les acides forts sont classés comme corrosifs. Cependant, il existe des exceptions à cette hypothèse.
Par exemple, l'acide fluorhydrique est un acide faible, mais il est très corrosif et capable de digérer le verre. Pour cette raison, il doit être manipulé dans des bouteilles en plastique et à basse température.
En revanche, un acide de grande force tel que le superacide carborane, qui bien qu'il soit des millions de fois plus fort que l'acide sulfurique, n'est pas corrosif.
Facteurs qui affectent votre force
Electronégativité de sa base conjuguée
Lorsqu'un décalage vers la droite se produit dans une période du tableau périodique, la négativité des éléments qui composent la base conjuguée augmente.
L'observation de la période 3 du tableau périodique montre, par exemple, que le chlore est plus électronégatif que le soufre et, à son tour, le soufre est plus électronégatif que le phosphore.
Ceci est conforme au fait que l'acide chlorhydrique est plus fort que l'acide sulfurique et que ce dernier est plus fort que l'acide phosphorique.
Lorsque l'électronégativité de la base conjuguée de l'acide augmente, la stabilité de la base augmente, et ainsi sa tendance à se regrouper avec l'hydrogène pour régénérer l'acide diminue.
Cependant, d'autres facteurs doivent être pris en compte, car cela seul n'est pas déterminant.
Rayon de base conjugué
La force de l'acide dépend également du rayon de sa base conjuguée. L'observation du groupe VIIA du tableau périodique (halogènes) montre que les rayons atomiques des éléments qui composent le groupe ont la relation suivante: I> Br> Cl> F.
De même, les acides qui se forment gardent le même ordre décroissant de force des acides:
HI> HBr> HCl> HF
En conclusion, à mesure que le rayon atomique des éléments du même groupe du tableau périodique augmente, la force de l'acide qu'ils forment augmente de la même manière.
Ceci s'explique par l'affaiblissement de la liaison H-Ac par un mauvais chevauchement des orbitales atomiques de taille inégale.
Nombre d'atomes d'oxygène
La force d'un acide dans une série d'oxacides dépend du nombre d'atomes d'oxygène dans la base conjuguée.
Les molécules qui ont le plus grand nombre d'atomes d'oxygène constituent les espèces ayant la plus grande force d'acide. Par exemple, l'acide nitrique (HNO 3) est un acide plus fort que l'acide nitreux (HNO 2).
D'autre part, l'acide perchlorique (HClO 4) est un acide plus fort que l'acide chlorique (HClO 3). Enfin, l'acide hypochloreux (HClO) est l'acide le plus faible de la série.
Exemples
Les acides forts peuvent être illustrés dans l'ordre décroissant de force d'acide suivant: HI> HBr> HClO 4 > HCl> H 2 SO 4 > CH₃C₆H₄SO₃H (acide toluènesulfonique)> HNO 3.
Tous, et les autres qui ont été mentionnés jusqu'à présent, sont des exemples d'acides forts.
HI est plus fort que HBr car la liaison HI se rompt plus facilement car elle est plus faible. HBr surpasse HClO 4 en acidité car, malgré la grande stabilité de l'anion ClO 4 - en délocalisant la charge négative, la liaison H-Br reste plus faible que la liaison O 3 ClO-H.
Cependant, la présence de quatre atomes d'oxygène rend HClO 4 plus acide que HCl, qui ne contient pas d'oxygène.
Ensuite, HCl est plus fort que H 2 SO 4 parce que l'atome Cl est plus électronégatif que le soufre; et H 2 SO 4, à son tour, a plus d'acidité que CH₃C₆H₄SO acH, qui a un atome d'oxygène de moins et la liaison qui maintient l'hydrogène ensemble est également moins polaire.
Enfin, HNO 3 est le plus faible de tous car il possède l'atome d'azote, de la deuxième période du tableau périodique.
Références
- Université Shmoop. (2018). Propriétés qui déterminent la force de l'acide. Récupéré de: shmoop.com
- Livres Wiki. (2018). Chimie générale / Propriétés et théories des acides et des bases. Récupéré de: en.wikibooks.org
- Informations sur les acides (2018). Acide chlorhydrique: propriétés et applications de cette solution. Récupéré de: acidos.info
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 juin 2018). Définition et exemples d'acide fort. Récupéré de thinkco.com
- Whitten, Davis, Peck et Stanley. (2008). Chimie. (8e éd.). Apprentissage CENGAGE.