Karakteristieke zuren en voorbeelden

de zuur het zijn verbindingen met een hoge neiging tot het doneren van protonen of het accepteren van een paar elektronen. Er zijn veel definities (Bronsted, Arrhenius, Lewis) die de eigenschappen van zuren kenmerken, en elk daarvan is aangevuld om een ​​globaal beeld van dit type verbindingen te bouwen.

Vanuit het vorige perspectief kunnen alle bekende stoffen zuur zijn, maar alleen die die duidelijk boven de andere uitsteken, worden als zodanig beschouwd. Met andere woorden: als een stof een extreem zwakke donor van protonen is, vergeleken met bijvoorbeeld water, kan worden gezegd dat het geen zuur is.

Zo ja, wat zijn precies de zuren en hun natuurlijke bronnen? Een typisch voorbeeld hiervan is te vinden in veel fruit: zoals citrusvruchten. De limonades hebben hun karakteristieke smaak dankzij citroenzuur en andere componenten.

De tong kan de aanwezigheid van zuren detecteren, net als bij andere smaken. Afhankelijk van het niveau van zuurgraad van genoemde verbindingen, wordt de smaak meer ondraaglijk. Op deze manier functioneert de tong als een organoleptische maat voor de concentratie van zuren, met name de hydroniumionenconcentratie (H.₃O⁺).

Aan de andere kant worden zuren niet alleen in voedsel gevonden, maar ook in levende organismen. Evenzo presenteren bodems stoffen die ze als zuren kunnen karakteriseren; dat is het geval voor aluminium en andere metalen kationen.

index

• 1 Kenmerken van zuren
  • 1.1 Ze hebben slechte waterstofatomen in elektronendichtheid
  • 1.2 Constante sterkte of zuurgraad
  • 1.3 Het heeft zeer stabiele geconjugeerde basen
  • 1.4 Ze kunnen positieve ladingen hebben
  • 1.5 Uw oplossingen hebben een pH-waarde van minder dan 7
• 2 Voorbeelden van zuren
  • 2.1 Waterstofhalogeniden
  • 2.2 Oxozuren
  • 2.3 Superzuren
  • 2.4 Organische zuren
• 3 referenties

Kenmerken van zuren

Welke kenmerken een verbinding volgens de bestaande definities moet hebben om als zuur te worden beschouwd?

Moet H-ionen kunnen genereren⁺ en OH^- wanneer opgelost in water (Arrhenius), moet het heel gemakkelijk protonen aan andere soorten doneren (Bronsted) of ten slotte moet het in staat zijn om een ​​paar elektronen te accepteren, die negatief geladen zijn (Lewis).

Deze kenmerken hangen echter nauw samen met de chemische structuur. Dus als je het leert analyseren, kun je de sterkte van de zuurgraad of een aantal verbindingen afleiden, die van de twee het zuurste is.

Ze hebben slechte waterstofatomen in elektronendichtheid

Voor het methaanmolecuul, CH₄, geen van zijn waterstofatomen vertoont een elektronische tekortkoming. Dit komt omdat het verschil in elektronegativiteiten tussen koolstof en waterstof erg klein is. Maar als een van de H-atomen werd vervangen door een van fluor, dan zou er een opmerkelijke verandering in het dipoolmoment zijn: H₂FC-H.

H hij ervaart een verplaatsing van zijn elektronische wolk naar het aangrenzende atoom gekoppeld aan F, dat gelijk is, δ + is toegenomen. Nogmaals, als een andere H wordt vervangen door een andere F, zou het molecuul blijven als: HF₂C-H.

Nu is δ + nog groter, omdat het twee atomen zijn van F, zeer elektronegatief, die de elektronendichtheid van C aftrekken, en de laatste, bijgevolg, op H. Als het substitutieproces zou doorgaan, zou het uiteindelijk worden verkregen: F₃C-H.

In dit laatste molecuul H het presenteert, als gevolg van de drie atomen van naburig F, een duidelijke elektronische tekortkoming. Deze δ + blijft niet onopgemerkt voor een soort die rijk genoeg is aan elektronen om dit te onttrekken H en, op deze manier, F₃CH negatief geladen zijn:

F₃C-H + : N^- (negatieve soorten) => F₃C:^- + HN

De bovenstaande chemische vergelijking kan ook als volgt worden beschouwd: F₃CH doneert een proton (H⁺, de H eenmaal losgemaakt van het molecuul) a: N; of, F₃CH krijgt een paar elektronen van H om te worden gedoneerd aan de laatste een ander paar van: N^-.

Sterkte of zuurtegraad constant

Hoeveel F₃C:^- is aanwezig in de ontbinding? Of, hoeveel F-moleculen₃CH kan waterstof waterstof doneren aan N? Om deze vragen te beantwoorden, is het noodzakelijk om de concentratie van F te bepalen₃C:^- of van HN en, met behulp van een wiskundige vergelijking, om een ​​numerieke waarde vast te stellen die zuurheidsconstante wordt genoemd, Ka.

Terwijl meer F-moleculen₃C:^- of HN optreedt, meer zuur zal F zijn₃CH en groter je Ka. Op deze manier helpt Ka kwantitatief te verduidelijken welke verbindingen zuurrijker zijn dan andere; en, evenzo, weggooit als zuren die wiens Ka van een extreem kleine orde zijn.

Sommige Ka kunnen waarden hebben die rond de 10 zijn^-1 en 10^-5, en anderen, miljoenste kleinere waarden zoals 10^-15 en 10^-35. Men kan dan zeggen dat de laatste, met de genoemde zuurconstanten, buitengewoon zwakke zuren zijn en als zodanig kunnen worden weggegooid..

Dus welke van de volgende moleculen heeft de hoogste Ka: CH₄, CH₃F, CH₂F₂ of CHF₃? Het antwoord ligt in het ontbreken van elektronische dichtheid, δ +, in de waterstofatomen van hetzelfde.

metingen

Maar wat zijn de criteria voor het standaardiseren van Ka-metingen? De waarde ervan kan enorm variëren, afhankelijk van welke soort de H zal ontvangen⁺. Bijvoorbeeld: als: N een sterke basis is, zal Ka groot zijn; maar als het integendeel een zeer zwakke basis is, zal Ka klein zijn.

Ka-metingen worden uitgevoerd met behulp van de meest voorkomende en zwakste van alle basen (en zuren): water. Afhankelijk van de mate van donatie van H⁺ naar de H-moleculen₂Of, bij 25 ° C en bij een druk van één atmosfeer, worden de standaardomstandigheden vastgesteld om de zuurconstanten voor alle verbindingen te bepalen.

Hieruit ontstaat een repertoire van tabellen van zuurheidsconstanten voor vele verbindingen, zowel anorganisch als organisch.

Het heeft zeer stabiele geconjugeerde basen

Zuren hebben in hun chemische structuren zeer elektronegatieve atomen of eenheden (aromatische ringen) die elektronische dichtheden van de omringende waterstofatomen aantrekken, waardoor ze gedeeltelijk positief en reactief worden voor een basis.

Zodra de protonen zijn gedoneerd, wordt het zuur omgezet in een geconjugeerde base; dat wil zeggen, een negatieve soort die in staat is om H te accepteren⁺ of doneer een paar elektronen. In het voorbeeld van het CF-molecuul₃H de geconjugeerde base is CF₃^-:

CF₃^- + HN <=> CHF₃ + : N^-

Als CF₃^- het is een zeer stabiele geconjugeerde basis, de balans zal meer naar links verplaatst worden dan naar rechts. Ook, hoe stabieler het zuur, hoe reactiever en zuurder het zuur zal zijn.

Hoe weet je hoe stabiel ze zijn? Het hangt allemaal af van hoe je omgaat met de nieuwe negatieve lading. Als ze het kunnen verplaatsen of de toenemende elektronische dichtheid efficiënt kunnen verspreiden, zal het niet beschikbaar zijn voor gebruik bij het vormen van de verbinding met de basis H.

Ze kunnen positieve ladingen hebben

Niet alle zuren hebben waterstofatomen met een elektronische tekortkoming, maar ze kunnen ook andere atomen hebben die in staat zijn om elektronen te accepteren, met of zonder positieve lading.

Hoe is dit? Bijvoorbeeld in boortrifluoride, BF₃, het atoom van B mist een octet van valentie, dus het kan een binding vormen met elk atoom dat een paar elektronen oplevert. Als een anion F^- In de nabijheid ervan vindt de volgende chemische reactie plaats:

BF₃ + F^- => BF₄^-

Aan de andere kant, vrije metaalkationen, zoals Al³⁺, Zn²⁺, na⁺, enz., worden als zuren beschouwd, omdat ze vanuit hun omgeving datieve (coördinatie) verbindingen van elektronenrijke soorten kunnen accepteren. Evenzo reageren ze met de OH-ionen^- neerslaan als metaalhydroxiden:

Zn²⁺(ac) + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(S)

Al deze staan ​​bekend als Lewis-zuren, terwijl die die protonen doneren Bronsted-zuren zijn.

Uw oplossingen hebben pH-waarden van minder dan 7

Meer specifiek genereert een zuur om op te lossen in een oplosmiddel (dat het niet merkbaar neutraliseert), oplossingen met een pH van minder dan 3, hoewel minder dan 7 als zeer zwakke zuren worden beschouwd.

Dit kan worden geverifieerd door het gebruik van een indicator op zuurbasis, zoals fenolftaleïne, de universele indicator of paars koolsap. Die verbindingen die kleuren veranderen in die die zijn aangegeven voor lage pH worden behandeld met zuren. Dit is een van de eenvoudigste tests om de aanwezigheid van hetzelfde te bepalen.

Hetzelfde kan bijvoorbeeld worden gedaan voor verschillende grondmonsters uit verschillende delen van de wereld, waardoor hun pH-waarden worden bepaald om samen met andere variabelen deze te karakteriseren.

En tot slot, alle zuren hebben zure smaken, zolang ze niet zo geconcentreerd zijn dat ze onomkeerbaar de weefsels van de tong verbranden.

Voorbeelden van zuren

Waterstofhalogeniden

Alle waterstofhalogeniden zijn zure verbindingen, vooral indien opgelost in water:

-HF (waterstoffluoride).

-HCl (zoutzuur).

-HBr (waterstofbromide).

-HI (yodinezuur).

oxozuren

Oxozuren zijn de geprotoneerde vormen van oxoanionen:

HNO₃ (salpeterzuur).

H₂SW₄ (zwavelzuur).

H₃PO₄ (fosforzuur).

HClO₄ (perchloorzuur).

Superzuren

De superzuren zijn het mengsel van een Bronsted-zuur en een sterk Lewis-zuur. Eenmaal gemengd vormen ze complexe structuren waar, volgens bepaalde studies, de H⁺ "Spring" erin.

De corrosieve kracht is zodanig dat ze miljarden keren sterker zijn dan de H₂SW₄ geconcentreerd. Ze worden gebruikt om grote moleculen die in de ruwe olie aanwezig zijn te kraken, in kleinere, vertakte moleculen en met een grote toegevoegde economische waarde.

-BF₃/ HF

-SbF₅/ HF

-SbF₅/ HSO₃F

-CF₃SW₃H

Organische zuren

Organische zuren worden gekenmerkt door het hebben van één of meer carboxylgroepen (COOH), en onder hen zijn:

-Citroenzuur (aanwezig in veel fruit)

-Appelzuur (van groene appels)

-Azijnzuur (uit handelsazijn)

-Boterzuur (van ranzig boter)

-Wijnsteenzuur (uit wijn)

-En de familie van vetzuren.

referenties

1. Torrens H. Harde en zachte zuren en basen. [PDF]. Genomen uit: depa.fquim.unam.mx
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 mei 2018). Namen van 10 gewone zuren. Teruggeplaatst van: thoughtco.com
3. Chempages Netorials. Zuren en basen: moleculaire structuur en gedrag. Genomen uit: chem.wisc.edu
4. Deziel, Chris. (27 april 2018). Algemene kenmerken van zuren en basen. Sciencing. Teruggeplaatst van: sciencing.com
5. Pittsburgh Supercomputing Center (PSC). (25 oktober 2000). Teruggeplaatst van: psc.edu.