الأحماض والأمثلة المميزة

ال حامض إنها مركبات ذات ميول عالية للتبرع بالبروتونات أو قبول زوج من الإلكترونات. هناك العديد من التعريفات (برونستيد ، أرهينيوس ، لويس) التي تميز خصائص الأحماض ، وكل منها يكمل لبناء صورة عالمية لهذا النوع من المركبات.

من المنظور السابق ، يمكن لجميع المواد المعروفة أن تكون حمضية ، ومع ذلك ، فقط تلك التي تميز بشكل جيد عن المواد الأخرى تعتبر كذلك. بمعنى آخر: إذا كانت المادة مانحًا ضعيفًا جدًا للبروتونات ، مقارنةً بالمياه ، على سبيل المثال ، يمكن القول إنها ليست حمضًا.

إذا كان الأمر كذلك ، فما هي بالضبط الأحماض ومصادرها الطبيعية؟ يمكن العثور على مثال نموذجي لها داخل العديد من الفواكه: مثل الحمضيات. تتميز عصير الليمون بطعمه المميز بسبب حامض الستريك والمكونات الأخرى.

يستطيع اللسان اكتشاف وجود الأحماض ، تمامًا كما هو الحال مع النكهات الأخرى. اعتمادًا على مستوى حموضة المركبات المذكورة ، يصبح الطعم أكثر لا يطاق. بهذه الطريقة ، يعمل اللسان كتدبير عضوي لتركيز الأحماض ، وتحديدا تركيز أيون الهيدرونيوم (H₃O⁺).

من ناحية أخرى ، لا توجد الأحماض في الطعام فقط ، ولكن أيضًا في الكائنات الحية. وبالمثل ، تقدم التربة مواد يمكن أن توصفها بأنها أحماض ؛ هذا هو حال الألومنيوم والكاتيونات المعدنية الأخرى.

مؤشر

• 1 خصائص الأحماض
  • 1.1 لديهم الهيدروجين الفقراء في كثافة الإلكترون
  • 1.2 قوة أو ثابت الحموضة
  • 1.3 لديه قواعد مترابطة مستقرة جدا
  • 1.4 يمكن أن يكون لها شحنات إيجابية
  • 1.5 حلولك لها قيم الأس الهيدروجيني أقل من 7
• 2 أمثلة من الأحماض
  • 2.1 هاليدات الهيدروجين
  • 2.2 أوكس أوكسيد
  • 2.3 أحماض سوبر
  • 2.4 الأحماض العضوية
• 3 المراجع

خصائص الأحماض

ما هي الخصائص التي يجب أن يحتوي عليها المركب ، وفقًا للتعريفات الحالية ، التي يجب اعتبارها حمضًا?

يجب أن تكون قادرة على توليد أيونات H⁺ و OH^- عندما يذوب في الماء (Arrhenius) ، يجب عليه أن يتبرع بالبروتونات لأنواع أخرى بسهولة شديدة (Bronsted) أو أخيرًا ، يجب أن يكون قادرًا على قبول زوج من الإلكترونات ، وتكون مشحونة سالبة (Lewis).

ومع ذلك ، ترتبط هذه الخصائص ارتباطًا وثيقًا بالتركيب الكيميائي. لذلك تعلم أن تحليلها يمكن أن يستنتج قوتها الحمضية أو اثنين من المركبات أيهما الأكثر حمضية.

لديهم الهيدروجين الفقراء في كثافة الإلكترون

لجزيء الميثان ، CH₄, أيا من الهيدروجين لها يعرض نقص الإلكترونية. وذلك لأن الاختلاف في الكهربية بين الكربون والهيدروجين صغير للغاية. ولكن ، إذا تم استبدال إحدى ذرات H بفعل واحدة من الفلور ، فسيحدث تغير ملحوظ في لحظة ثنائي القطب: H₂FC-H.

H إنه يعاني من إزاحة سحابة الإلكترونية الخاصة به باتجاه الذرة المجاورة المرتبطة بـ F ، والتي تساوي ، يتم زيادة +. مرة أخرى ، إذا تم استبدال H آخر بآخر F ، فسيظل الجزيء على النحو التالي: HF₂C-H.

الآن δ + أكبر ، نظرًا لكونها ذرتان لـ F ، ذات قدرة كهربية عالية ، تقوم بطرح كثافة الإلكترون من C ، والأخير ، بالتالي H. إذا استمرت عملية الاستبدال ، فسيتم الحصول عليها في النهاية: F₃C-H.

في هذا الجزيء الأخير H ويعرض ، نتيجة للذرات الثلاث من F المجاورة ، نقص الإلكترونية ملحوظ. هذا δ + لا يلاحظه أي من الأنواع الغنية بما فيه الكفاية في الإلكترونات لتجريد هذا H و ، بهذه الطريقة ، ف₃CH تكون سالبة الشحنة:

F₃C-H + : ن^- (الأنواع السلبية) => F₃C:^- + HN

يمكن أيضًا اعتبار المعادلة الكيميائية المذكورة أعلاه بهذه الطريقة: F₃يتبرع CH بروتون (H⁺, ال H مرة واحدة منفصلة عن الجزيء) أ: ن ؛ أو ، واو₃تكسب CH زوجًا من الإلكترونات من H للتبرع لهذا الزوج آخر من: N^-.

قوة أو ثابت الحموضة

كم F₃C:^- موجود في الحل؟ أو ، كم عدد جزيئات F₃CH يمكن التبرع الهيدروجين الهيدروجين ل N؟ للإجابة على هذه الأسئلة ، من الضروري تحديد تركيز F₃C:^- أو من HN وباستخدام معادلة رياضية ، لإنشاء قيمة عددية تسمى ثابت الحموضة ، Ka.

بينما المزيد من جزيئات F₃C:^- أو يحدث HN ، سوف يكون أكثر حمض F₃CH وأكبر كا الخاص بك. وبهذه الطريقة ، يساعد Ka في توضيح ، كمياً ، المركبات الأكثر حمضية من غيرها ؛ وبالمثل ، يتجاهل كأحماض أولئك الذين تكون كا من أمر صغير للغاية.

بعض كا يمكن أن يكون لها قيم حوالي 10^-1 و 10^-5, وغيرها ، والمليون أصغر القيم مثل 10^-15 و 10^-35. يمكن القول بعد ذلك أن هذا الأخير ، بعد أن قال الثوابت الحمضية ، أحماض ضعيفة للغاية ويمكن التخلص منها على هذا النحو..

لذلك أي من الجزيئات التالية لديه أعلى كا: CH₄, CH₃F ، CH₂F₂ أو فرنك سويسري₃? تكمن الإجابة في نقص الكثافة الإلكترونية ، δ + ، في الهيدروجين نفسه.

القياسات

ولكن ما هي المعايير لتوحيد قياسات كا؟ يمكن أن تختلف قيمتها بشكل كبير اعتمادًا على الأنواع التي ستتلقى H⁺. على سبيل المثال ، إذا: N قاعدة قوية ، فستكون Ka كبيرة ؛ ولكن ، على العكس من ذلك ، إنها قاعدة ضعيفة جدًا ، ستكون كا صغيرة.

مصنوعة قياسات كا باستخدام الأكثر شيوعا والأضعف من جميع القواعد (والأحماض): الماء. اعتمادا على درجة التبرع من H⁺ إلى جزيئات H₂أو عند درجة حرارة 25 مئوية وبضغط من جو واحد ، يتم وضع الشروط القياسية لتحديد الثوابت الحمضية لجميع المركبات.

من هذا ينشأ ذخيرة من جداول ثوابت الحموضة للعديد من المركبات ، سواء غير العضوية أو العضوية.

لديها قواعد متماسكة مستقرة جدا

تحتوي الأحماض في بنيتها الكيميائية على ذرات أو وحدات إلكترونية للغاية (حلقات عطرية) تجذب الكثافة الإلكترونية للهيدروجين المحيط بها ، مما يجعلها تصبح إيجابية جزئياً وتتفاعل قبل قاعدة.

بمجرد التبرع بالبروتونات ، يتحول الحمض إلى قاعدة مترافقة ؛ وهذا هو ، الأنواع السلبية قادرة على قبول H⁺ أو التبرع زوج من الإلكترونات. في مثال جزيء التليف الكيسي₃H قاعدته المترافقة هي CF₃^-:

CF₃^- + HN <=> CHF₃ + : ن^-

إذا CF₃^- إنها قاعدة متماسكة مستقرة للغاية ، وسيتم ترحيل التوازن إلى اليسار أكثر منه إلى اليمين. أيضا ، كلما كان الحمض أكثر ثباتا ، كلما كان الحمض أكثر تفاعلا وحمضية.

كيف تعرف كم هي مستقرة؟ كل هذا يتوقف على كيفية تعاملك مع الشحنة السلبية الجديدة. إذا تمكنوا من نقله أو نشر الكثافة الإلكترونية المتزايدة بكفاءة ، فلن يكون متاحًا للاستخدام في تكوين الرابط مع القاعدة H.

يمكن أن يكون لها شحنات إيجابية

لا تحتوي جميع الأحماض على الهيدروجين مع نقص إلكتروني ، ولكن يمكن أن تحتوي أيضًا على ذرات أخرى قادرة على قبول الإلكترونات ، مع أو بدون شحنة موجبة.

كيف هذا؟ على سبيل المثال ، في البورون ثلاثي فلوريد ، BF₃, تفتقر ذرة B إلى ثمان تكافؤ ، بحيث يمكنها تكوين رابطة مع أي ذرة تنتج زوجًا من الإلكترونات. إذا كان أنيون F^- في المنطقة المجاورة ، يحدث التفاعل الكيميائي التالي:

BF₃ + F^- => BF₄^-

من ناحية أخرى ، الكاتيونات المعدنية المجانية ، مثل آل³⁺, الزنك²⁺, نا⁺, وما إلى ذلك ، تعتبر الأحماض ، لأنه من بيئتهم يمكنهم قبول روابط (التنسيق) dative من الأنواع الغنية بالإلكترون. وبالمثل ، فإنها تتفاعل مع أيونات OH^- لترسب كما هيدروكسيدات المعادن:

الزنك²⁺(ac) + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(S)

تُعرف كل هذه باسم أحماض لويس ، في حين أن تلك التي تتبرع بالبروتونات هي أحماض برونستيد.

حلولك لها قيم الأس الهيدروجيني أقل من 7

وبشكل أكثر تحديداً ، الحمض الذي يذوب في أي مذيب (لا يحيده بشكل ملحوظ) ، يولد محاليل ذات درجة حموضة أقل من 3 ، على الرغم من أن أقل من 7 يعتبرون أحماض ضعيفة للغاية.

يمكن التحقق من ذلك من خلال استخدام مؤشر قاعدة الحمضية ، مثل الفينول فثالين ، المؤشر العالمي أو عصير الملفوف الأرجواني. يتم التعامل مع هذه المركبات التي تحول الألوان إلى تلك المشار إليها لانخفاض درجة الحموضة مع الأحماض. هذا هو واحد من أبسط الاختبارات لتحديد وجود نفسه.

يمكن القيام بالشيء نفسه ، على سبيل المثال ، لعينات التربة المختلفة من أجزاء مختلفة من العالم ، وبالتالي تحديد قيم الأس الهيدروجيني لها ، إلى جانب المتغيرات الأخرى ، التي تميزها.

وأخيراً ، جميع الأحماض لها أذواق حامضة ، طالما أنها ليست مركزة بحيث تحرق أنسجة اللسان بشكل لا رجعة فيه.

أمثلة من الأحماض

هاليدات الهيدروجين

جميع هاليدات الهيدروجين عبارة عن مركبات حمضية ، خاصة عندما تذوب في الماء:

-HF (حمض الهيدروفلوريك).

-حمض الهيدروكلوريك (حمض الهيدروكلوريك).

-HBr (حمض الهيدروبروميك).

-مرحبا (حمض اليوديك).

oxoacids

أحماض الأكسو هي الأشكال البروتينية للأكسانونات:

HNO₃ (حمض النتريك).

H₂SW₄ (حمض الكبريتيك).

H₃PO₄ (حمض الفوسفوريك).

HClO₄ (حمض البيركلوريك).

أحماض سوبر

الأحماض الفائقة هي مزيج من حمض برونستيد وحمض لويس قوي. وبمجرد الخلط فإنها تشكل هياكل معقدة حيث ، وفقا لبعض الدراسات ، فإن H⁺ "القفز" بداخلها.

قوتها المسببة للتآكل هي أنها أقوى بلايين المرات من H₂SW₄ المركزة. يتم استخدامها لكسر الجزيئات الكبيرة الموجودة في الخام ، وفي الجزيئات الصغيرة المتفرعة ، وبقيمة اقتصادية كبيرة مضافة.

-BF₃/ HF

-SBF₅/ HF

-SBF₅/ HSO₃F

-CF₃SW₃H

الأحماض العضوية

تتميز الأحماض العضوية بوجود مجموعة واحدة أو أكثر من مجموعات الكربوكسيل (COOH) ، ومن بينها:

-حامض الستريك (موجود في العديد من الفواكه)

-حمض الماليك (من التفاح الأخضر)

-حمض الخليك (من الخل التجاري)

-حمض البوتريك (من الزبدة الزنخية)

-حمض الطرطريك (من الخمور)

-وعائلة الأحماض الدهنية.

مراجع

1. Torrens H. الأحماض والقواعد الصلبة واللينة. [PDF]. مأخوذة من: depa.fquim.unam.mx
2. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (3 مايو 2018). أسماء 10 الأحماض الشائعة. تم الاسترجاع من: thinkco.com
3. Chempages نتوريلس. الأحماض والقواعد: التركيب الجزيئي والسلوك. مأخوذة من: chem.wisc.edu
4. ديزيل ، كريس. (27 أبريل 2018). الخصائص العامة للأحماض والقواعد. Sciencing. تم الاسترجاع من: sciencing.com
5. بيتسبرغ مركز الحوسبة الفائقة (PSC). (25 أكتوبر 2000). تم الاسترجاع من: psc.edu.