Mer enn én generasjon kjemikere kranglet om hvilken syre som er sterkest. I forskjellige tider Denne tittelen ble gitt til salpetersyre, svovelsyre og saltsyre. Noen mente at det ikke kunne være noen forbindelse sterkere enn flussyre. I i det siste nye forbindelser med sterke sure egenskaper ble oppnådd. Kanskje det er blant dem den sterkeste syren i verden finnes? Denne artikkelen undersøker egenskapene til de kraftigste vedvarende syrene i vår tid og gir deres korte kjemiske egenskaper.
Syrekonsept
Kjemi er en eksakt kvantitativ vitenskap. Og tittelen "The Strongest Acid" bør med rimelighet tilskrives et bestemt stoff. Hva kan være hovedindikatoren som karakteriserer styrken til enhver forbindelse?
Først, la oss huske den klassiske definisjonen av syre. Dette ordet brukes hovedsakelig om komplekse kjemiske forbindelser som består av hydrogen og en syrerest. Antall hydrogenatomer i en forbindelse avhenger av valensen til syreresten. For eksempel i et molekyl saltsyre bare ett hydrogenatom er tilstede; og svovelsyre har allerede to H+-atomer.
Egenskaper til syrer
Alle syrer har visse kjemiske egenskaper som kan kalles felles for en gitt klasse kjemiske forbindelser.
I alle de ovennevnte egenskapene manifesteres en annen "ferdighet" av enhver kjent syre - dette er evnen til å gi fra seg et hydrogenatom, erstatte det med et atom av et annet kjemisk stoff eller et molekyl av en hvilken som helst forbindelse. Det er denne evnen som karakteriserer "styrken" til syren og graden av dens interaksjon med andre kjemiske elementer.
Vann og syre
Tilstedeværelsen av vann reduserer syrens evne til å donere hydrogenatomer betydelig. Dette forklares med at hydrogen er i stand til å danne sitt eget kjemiske bindinger mellom syre- og vannmolekyler, og dermed er evnen til å skille seg fra basen mindre enn for ufortynnede syrer.
Super syre
Ordet "superasyre" ble introdusert i den kjemiske ordboken i 1927, med hjelp av den berømte kjemikeren James Conant.
Styrkestandarden til dette kjemisk forbindelse er konsentrert svovelsyre. Et kjemikalie eller en blanding som er surere enn konsentrert svovelsyre kalles en supersyre. Betydningen av en supersyre bestemmes av dens evne til å gi en positiv elektrisk ladning til enhver base. Den tilsvarende H 2 SO 4-indikatoren er tatt som den grunnleggende parameteren for å bestemme surhetsgraden. Blant sterke syrer er det stoffer med ganske uvanlige navn og egenskaper.
Kjente sterke syrer
De mest kjente syrene fra uorganisk kjemi er hydrojod (HI), hydrobromsyre (HBr), saltsyre (HCl), svovelsyre (H 2 SO 4) og salpetersyre (HNO 3). Alle har en høy surhetsindeks og er i stand til å reagere med de fleste metaller og baser. I denne serien er den sterkeste syren en blanding av salpetersyre og saltsyre, kalt "aqua regia". Formelen til den sterkeste syren i denne serien er HNO 3+3 HCl. Denne forbindelsen er i stand til å løse opp selv edle metaller som gull og platina.
Merkelig nok ble flussyre, som er en forbindelse av hydrogen med det sterkeste halogenet - fluor, ikke inkludert i utfordrerne til tittelen "Den sterkeste syren i kjemi". Den eneste egenskapen til dette stoffet er dens evne til å oppløse glass. Derfor lagres slik syre i polyetylenbeholdere.
Sterke organiske syrer
Konkurrenter til tittelen "Den sterkeste syren i organisk kjemi" er maur og eddiksyre. Maursyre er den sterkeste i den homologe serien av mettede syrer. Den har fått navnet sitt på grunn av at noe av det er inneholdt i maurs sekret.
Eddiksyre er litt svakere enn maursyre, men distribusjonsspekteret er mye bredere. Det finnes ofte i plantejuice og dannes under oksidasjon av ulike organiske stoffer.
Nylig utvikling innen kjemi har gjort det mulig å syntetisere et nytt stoff som kan konkurrere med tradisjonelle organiske stoffer. Trifluormetansulfonsyre har en surhetsindeks som er høyere enn for svovelsyre. Dessuten er CF3SO3H en stabil hygroskopisk væske med etablert fysiske og kjemiske egenskaper på normale forhold. I dag kan tittelen "Strongest Organic Acid" tildeles denne forbindelsen.
Mange tror kanskje at surhetsgraden ikke kan være vesentlig høyere enn for svovelsyre. Men nylig har forskere syntetisert en rekke stoffer hvis surhetsparametere er flere tusen ganger høyere enn for svovelsyre. Forbindelser oppnådd ved å reagere protiske syrer med Lewis-syrer har unormalt høye surhetsverdier. I vitenskapelige verden de kalles: komplekse protiske syrer.
Magisk syre
Ja. Alt er riktig. Magisk syre. Det er det den heter. Magisk syre er en blanding av hydrogenfluorid eller fluorsulfonsyre med antimonpentafluorid. Kjemisk formel Denne forbindelsen er vist i figuren:
Magic acid fikk dette merkelige navnet på en julefest for kjemikere som fant sted på begynnelsen av 1960-tallet. Et av medlemmene i J. Olahs forskningsgruppe utførte et morsomt triks ved å løse opp et vokslys i denne fantastiske væsken. Dette er en av de sterkeste syrene i den nye generasjonen, men et stoff som vil overgå den i styrke og surhet er allerede syntetisert.
Den sterkeste syren i verden
Karboransyre er karbonsyre, som er den desidert sterkeste forbindelsen i verden. Formelen til den sterkeste syren ser slik ut: H(CHB11Cl11).
Dette monsteret ble opprettet i 2005 ved University of California i nært samarbeid med Novosibirsk Institute of Catalysis SB RAS.
Selve ideen om syntese oppsto i hodet til forskere sammen med drømmen om nye, hittil usynlige molekyler og atomer. Den nye syren er en million ganger sterkere enn svovelsyre, men den er slett ikke aggressiv, og den sterkeste syren kan enkelt lagres i en glassflaske. Riktignok oppløses glasset over tid, og med økende temperatur øker hastigheten på denne reaksjonen betydelig.
Denne fantastiske mykheten skyldes den nye sammensetningens høye stabilitet. Som alle sure kjemikalier, reagerer karbonsyre lett og donerer sitt eneste proton. I dette tilfellet er syrebasen så stabil at kjemisk reaksjon går ikke lenger.
Kjemiske egenskaper til karboransyre
Den nye syren er en utmerket H+ protondonor. Dette er det som bestemmer styrken til dette stoffet. En løsning av karboansyre inneholder flere hydrogenioner enn noen annen syre i verden. I en kjemisk reaksjon binder SbF 5 - antimonpentafluorid, fluor ylon. I dette tilfellet frigjøres flere og flere hydrogenatomer. Derfor er karbonsyre den sterkeste i verden - suspensjonen av protoner i løsningen er 2 × 10 19 ganger større enn for svovelsyre.
Imidlertid er syrebasen til denne forbindelsen utrolig stabil. Molekylet til dette stoffet består av elleve bromatomer og samme antall kloratomer. I verdensrommet danner disse partiklene en kompleks, geometrisk regelmessig figur, som kalles et ikosaeder. Dette arrangementet av atomer er det mest stabile, og dette forklarer stabiliteten til karboransyre.
Betydningen av karboransyre
Den sterkeste syren i verden ga sine skapere velfortjente priser og anerkjennelse i den vitenskapelige verden. Selv om alle egenskapene til det nye stoffet ikke er fullt ut forstått, er det allerede blitt klart at betydningen av denne oppdagelsen går utover laboratorier og forskningsinstitutter. Karboransyre kan brukes som en kraftig katalysator i ulike industrielle reaksjoner. I tillegg kan den nye syren samhandle med de mest gjenstridige kjemikalier- inerte gasser. For tiden pågår det et arbeid for å la xenon reagere.
Utvilsomt vil de fantastiske egenskapene til nye syrer finne sin anvendelse i ulike felt av vitenskap og teknologi.
Syrer kalles komplekse stoffer, hvis molekyler inkluderer hydrogenatomer som kan erstattes eller byttes ut med metallatomer og en syrerest.
Basert på tilstedeværelse eller fravær av oksygen i molekylet, deles syrer inn i oksygenholdige(H 2 SO 4 svovelsyre, H 2 SO 3 svovelsyrling, HNO 3 salpetersyre, H 3 PO 4 fosforsyre, H 2 CO 3 karbonsyre, H 2 SiO 3 kiselsyre) og oksygenfri(HF flussyre, HCl saltsyre (saltsyre), HBr hydrogenbromidsyre, HI hydrojodsyre, H 2 S hydrosulfidsyre).
Avhengig av antall hydrogenatomer i syremolekylet, er syrer monobasiske (med 1 H-atom), dibasiske (med 2 H-atomer) og tribasiske (med 3 H-atomer). For eksempel er salpetersyre HNO 3 monobasisk, siden molekylet inneholder ett hydrogenatom, svovelsyre H 2 SO 4 – dibasisk osv.
Det er svært få uorganiske forbindelser som inneholder fire hydrogenatomer som kan erstattes av et metall.
Den delen av et syremolekyl uten hydrogen kalles en syrerest.
Sure rester kan bestå av ett atom (-Cl, -Br, -I) - dette er enkle syrerester, eller de kan bestå av en gruppe atomer (-SO 3, -PO 4, -SiO 3) - dette er komplekse rester.
I vandige løsninger, under utvekslings- og substitusjonsreaksjoner, blir sure rester ikke ødelagt:
H 2 SO 4 + CuCl 2 → CuSO 4 + 2 HCl
Ordet anhydrid betyr vannfri, det vil si en syre uten vann. For eksempel
H 2 SO 4 – H 2 O → SO 3. Anoksiske syrer har ikke anhydrider.
Syrer får navnet sitt fra navnet på det syredannende elementet (syredannende middel) med tillegg av endelsene "naya" og mindre vanlig "vaya": H 2 SO 4 - svovelsyre; H 2 SO 3 – kull; H 2 SiO 3 – silisium, etc.
Grunnstoffet kan danne flere oksygensyrer. I dette tilfellet vil de indikerte endelsene i navnet på syrer være når elementet viser en høyere valens (syremolekylet inneholder et høyt innhold av oksygenatomer). Hvis elementet viser en lavere valens, vil avslutningen i navnet på syren være "tom": HNO 3 - salpetersyre, HNO 2 - nitrogenholdig.
Syrer kan oppnås ved å løse opp anhydrider i vann. Hvis anhydridene er uløselige i vann, kan syren oppnås ved innvirkning av en annen sterkere syre på saltet av den nødvendige syren. Denne metoden er typisk for både oksygen og oksygenfrie syrer. Oksygenfrie syrer oppnås også ved direkte syntese fra hydrogen og et ikke-metall, etterfulgt av oppløsning av den resulterende forbindelsen i vann:
H2 + Cl2 -> 2 HCl;
H 2 + S → H 2 S.
Løsninger av de resulterende gassformige stoffene HCl og H 2 S er syrer.
Under normale forhold eksisterer syrer i både flytende og fast tilstand.
Kjemiske egenskaper til syrer
Syreløsninger virker på indikatorer. Alle syrer (unntatt kiselsyre) er svært løselige i vann. Spesielle stoffer - indikatorer lar deg bestemme tilstedeværelsen av syre.
Indikatorer er stoffer med kompleks struktur. De endrer farge avhengig av deres interaksjon med forskjellige kjemikalier. I nøytrale løsninger har de en farge, i løsninger av baser har de en annen farge. Når de samhandler med en syre, endrer de fargen: metyloransje-indikatoren blir rød, og lakmusindikatoren blir også rød.
Samhandle med baser med dannelse av vann og salt, som inneholder en uendret syrerest (nøytraliseringsreaksjon):
H 2 SO 4 + Ca(OH) 2 → CaSO 4 + 2 H 2 O.
Samhandle med baseoksider med dannelse av vann og salt (nøytraliseringsreaksjon). Saltet inneholder syreresten av syren som ble brukt i nøytraliseringsreaksjonen:
H 3 PO 4 + Fe 2 O 3 → 2 FePO 4 + 3 H 2 O.
Samhandle med metaller.
For at syrer skal samhandle med metaller, må visse betingelser være oppfylt:
1. metallet må være tilstrekkelig aktivt med hensyn til syrer (i rekken av aktivitet av metaller må det være lokalisert før hydrogen). Jo lenger til venstre et metall er i aktivitetsserien, jo mer intenst samhandler det med syrer;
2. syren må være sterk nok (det vil si i stand til å donere hydrogenioner H+).
Når kjemiske reaksjoner av syre med metaller oppstår, dannes salt og hydrogen frigjøres (bortsett fra interaksjonen av metaller med salpetersyre og konsentrerte svovelsyrer):
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2;
Cu + 4HNO3 → CuNO3 + 2 NO2 + 2 H2O.
Har du fortsatt spørsmål? Vil du vite mer om syrer?
Registrer deg for å få hjelp fra en veileder.
Den første leksjonen er gratis!
nettside, ved kopiering av materiale helt eller delvis, kreves det en lenke til kilden.
Alle syrer, deres egenskaper og baser er delt inn i sterke og svake. Men ikke tør å forveksle begreper som "sterk syre" eller "sterk base" med konsentrasjonen deres. For eksempel kan du ikke lage en konsentrert løsning av en svak syre eller en fortynnet løsning av en sterk base. For eksempel gir saltsyre, når den er oppløst i vann, hver av de to vannmolekylene en av protonene.
Når det skjer en kjemisk reaksjon i hydroniumionet, binder hydrogenionet seg veldig tett til vannmolekylet. Selve reaksjonen vil fortsette til reaktantene er fullstendig oppbrukt. Vannet vårt i dette tilfellet spiller rollen som en base, siden det mottar et proton fra saltsyre. Syrer som dissosieres fullstendig i vandige løsninger kalles sterke.
Når vi vet den første konsentrasjonen av en sterk syre, er det i dette tilfellet ikke vanskelig å beregne konsentrasjonen av hydroniumioner og kloridioner i løsningen. Hvis du for eksempel tar og løser opp 0,2 mol gassformig saltsyre i 1 liter vann, vil konsentrasjonen av ioner etter dissosiasjon være nøyaktig den samme.
Eksempler på sterke syrer:
1)
HCl - saltsyre;
2)
HBr—hydrogenbromid;
3)
HI—hydrogenjodid;
4)
HNO3 - salpetersyre;
5)
HClO4 - perklorsyre;
6)
H2SO4 er svovelsyre.
Alle kjente syrer (med unntak av svovelsyre) er presentert i listen ovenfor og er monoprotiske, siden deres atomer donerer ett proton hver; Svovelsyremolekyler kan enkelt donere to av protonene sine, og det er grunnen til at svovelsyre er diprotisk.
Sterke baser inkluderer elektrolytter de dissosieres fullstendig i vandige løsninger for å danne et hydroksidion.
I likhet med syrer er det veldig enkelt å beregne konsentrasjonen av hydroksidionet hvis du kjenner den opprinnelige konsentrasjonen til løsningen. For eksempel dissosieres en NaOH-løsning med en konsentrasjon på 2 mol/L til den samme konsentrasjonen av ioner.
Svake syrer. Baser og egenskaper
Når det gjelder svake syrer, dissosieres de ikke helt, det vil si delvis. Det er veldig enkelt å skille mellom sterke og svake syrer: hvis referansetabellen ved siden av navnet på syren viser konstanten, så er denne syren svak; hvis konstanten ikke er gitt, så er denne syren sterk.
Svake baser reagerer også godt med vann for å danne et likevektssystem. Svake syrer er også preget av deres dissosiasjonskonstant K.
Vi har gitt en definisjon hydrolyse, husket noen fakta om salter. Nå skal vi diskutere sterke og svake syrer og finne ut at "scenarioet" for hydrolyse avhenger nøyaktig av hvilken syre og hvilken base som dannet det gitte saltet.
← Hydrolyse av salter. Del I
Sterke og svake elektrolytter
La meg minne om at alle syrer og baser kan deles inn i sterk Og svak. Sterke syrer (og generelt sterke elektrolytter) i vandig løsning dissosiere nesten fullstendig. Svake elektrolytter desintegrerer i liten grad til ioner.
Sterke syrer inkluderer:
- H 2 SO 4 (svovelsyre),
- HClO 4 (perklorsyre),
- HClO 3 (klorsyre),
- HNO 3 (salpetersyre),
- HCl (saltsyre),
- HBr (hydrobromsyre),
- HI (hydriodic acid).
Nedenfor er en liste over svake syrer:
- H 2 SO 3 (svovelsyrling),
- H 2 CO 3 (karbonsyre),
- H 2 SiO 3 (kiselsyre),
- H 3 PO 3 (fosforsyre),
- H 3 PO 4 (ortofosforsyre),
- HClO 2 (klorsyre),
- HClO (hypoklorsyre),
- HNO 2 (salpetersyrling),
- HF (fluorsyre),
- H 2 S (hydrogensulfidsyre),
- de fleste organiske syrer, f.eks eddiksyre (CH 3 COOH).
Naturligvis er det umulig å liste opp alle syrene som finnes i naturen. Bare de mest "populære" er gitt. Det skal også forstås at inndelingen av syrer i sterke og svake er ganske vilkårlig.
Situasjonen er mye enklere med sterke og svake baser. Du kan bruke løselighetstabellen. Sterke grunner inkluderer alle løselig i andre vannbaser enn NH 4 OH. Disse stoffene kalles alkalier (NaOH, KOH, Ca(OH) 2, etc.)
Svake grunner er:
- alle vannuløselige hydroksyder (f.eks. Fe(OH) 3, Cu(OH) 2, etc.),
- NH4OH (ammoniumhydroksid).
Hydrolyse av salter. Nøkkelfakta
Det kan virke for de som leser denne artikkelen at vi allerede har glemt hovedemnet for samtalen og har gått et sted til side. Dette er feil! Vår samtale om syrer og baser, om sterke og svake elektrolytter er direkte relatert til hydrolyse av salter. Nå vil du se dette.
Så la meg gi deg de grunnleggende fakta:
- Ikke alle salter gjennomgår hydrolyse. Det finnes hydrolytisk stabil forbindelser som natriumklorid.
- Hydrolyse av salter kan være fullstendig (irreversibel) og delvis (reversibel).
- Under hydrolysereaksjonen dannes det en syre eller base og surheten til mediet endres.
- Den grunnleggende muligheten for hydrolyse, retningen til den tilsvarende reaksjonen, dens reversibilitet eller irreversibilitet bestemmes syrestyrke Og grunnlagskraft, som danner dette saltet.
- Avhengig av styrken til den respektive syren og hhv. baser kan alle salter deles inn i 4 grupper. Hver av disse gruppene er preget av sitt eget "scenario" for hydrolyse.
Eksempel 4. Saltet NaNO 3 er dannet av en sterk syre (HNO 3) og en sterk base (NaOH). Hydrolyse forekommer ikke, ingen nye forbindelser dannes, og surheten i mediet endres ikke.
Eksempel 5. Saltet NiSO 4 dannes av en sterk syre (H 2 SO 4) og en svak base (Ni(OH) 2). Hydrolyse av kationet skjer, under reaksjonen dannes en syre og et basisk salt.
Eksempel 6. Kaliumkarbonat dannes av en svak syre (H 2 CO 3) og en sterk base (KOH). Hydrolyse ved anion, dannelse av alkali og surt salt. Alkalisk løsning.
Eksempel 7. Aluminiumsulfid dannes av en svak syre (H 2 S) og en svak base (Al(OH) 3). Hydrolyse skjer både ved kationet og anionet. Irreversibel reaksjon. Under prosessen dannes H 2 S og aluminiumhydroksid. Mediets surhet endres litt.
Prøv selv:
Øvelse 2. Hvilken type salter er følgende: FeCl 3, Na 3 PO 3, KBr, NH 4 NO 2? Er disse saltene utsatt for hydrolyse? Ved kation eller anion? Hva dannes under reaksjonen? Hvordan endres surheten i miljøet? Du trenger ikke å skrive ned reaksjonsligningene foreløpig.
Alt vi trenger å gjøre er å diskutere 4 grupper av salter sekvensielt og gi et spesifikt "scenario" for hydrolyse for hver av dem. I neste del starter vi med salter dannet av en svak base og en sterk syre.
Syrer er komplekse stoffer hvis molekyler består av hydrogenatomer (som kan erstattes av metallatomer) assosiert med en sur del. Syrer er organiske og uorganiske, oksygenfrie og oksygen.
Klassifisering og egenskaper av syrer
Syrer er flytende (for eksempel H 2 SO 4 - svovelsyre) og faste (for eksempel H 3 PO 4 - fosforsyre) blandinger. De fleste syrer er svært løselige i vann. Men det finnes også uløselige, et typisk eksempel er H 2 SiO 3 - kiselsyre. Syrer kan tære på hud og vev. De fysiske egenskapene til syrer inkluderer det faktum at de endrer fargen på indikatorer: lakmus - rød, metyloransje - rosa, fenolftalein - fargeløs.
Ris. 1. Tabell over fargeendringer av syreindikatorer.
Fra synspunktet til teorien om elektrolytisk dissosiasjon, er syrer elektrolytter som kan dissosiere i en vandig løsning for å danne bare hydrogenioner som kationer. Følgelig kan syrer kalles protolytter, det vil si stoffer som donerer et proton.
Ved å bruke antall hydrogenatomer som kan erstattes av et metall, bestemmes syrens basicitet: monobasiske syrer - HBr, HClO2; dibasisk - H2SO3, H2S; tribasisk - H 3 PO 4 (ortofosforsyre), etc.
Ris. 2. Formel for ortofosforsyre i molekylær ionisk form.
Syrer er delt inn i oksygen og oksygenfri (et eksempel på førstnevnte er HNO 3, sistnevnte er HCl).
Navnene på oksygenfrie syrer er konstruert som følger: bokstaven o og ordet "hydrogen" legges til roten av det russiske navnet på ikke-metallet som danner syren. For eksempel: HCl – saltsyre, H 2 S – hydrosulfidsyre.
Navnet på oksygensyrer er dannet fra det russiske navnet på det sentrale elementet med tillegg av forskjellige suffikser som karakteriserer graden av dets oksidasjon, og ordet "syre".
Suffiksene "n" eller "ov" tilsvarer den maksimale oksidasjonstilstanden til det sentrale elementet. Når oksidasjonstilstanden avtar, endres suffiksene i følgende rekkefølge: -ovat-, -ist-, -ovatist-. For eksempel: HClO 4 - perklorsyre, HClO 3 - underklorsyre, HClO 2 - klorsyre, HClO - underklorsyre.
Ris. 3. oksygen og oksygenfrie syrer.
Kjemiske egenskaper til syrer
Syrer reagerer med basiske og amfotere oksider, med baser og salter:
H 2 SO 4 + CuO = CuSO 4 + H 2 O
H 2 SO 4 + ZnO = ZnSO 4 + H 2 O
H2SO4+Ba(OH)2=BaSO4+2H2O
H2S04+BaCl=BaS04+2HCl
Metaller som er i rekken av standard elektrodepotensialer til venstre for hydrogen fortrenger det fra syrer (med unntak av HNO 3, kons. H 2 SO 4), for eksempel:
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
Tabell over kjemiske egenskaper til syrer
Oksygensyrer oppnås oftest ved å reagere de tilsvarende oksidene med vann:
P4010 +6H20=4H3P04;
og oksygenfrie syrer oppnås ved å reagere et ikke-metall med hydrogen, etterfulgt av å løse opp den resulterende forbindelsen i vann: H 2 +Br 2 = 2HBr
Hva har vi lært?
I 8. klasse kjemi gis det generell informasjon om syrer generelt og deres syre-base egenskaper Artikkelen gir kort informasjon om syres kjemiske egenskaper, samt fysiske egenskaper disse stoffene og fremgangsmåter for deres fremstilling. Studerte kjemiske elementer har en rekke kjemiske egenskaper, for eksempel kan de samhandle med salter, oksider og metaller.
Test om emnet
Evaluering av rapporten
Gjennomsnittlig vurdering: 4.2. Totalt mottatte vurderinger: 97.