- Propriedades de um ácido forte
- Dissociação
- pH
- pKa
- Corrosão
- Fatores que afetam sua força
- Eletronegatividade de sua base conjugada
- Raio da base do conjugado
- Número de átomos de oxigênio
- Exemplos
- Referências
Um ácido forte é qualquer composto capaz de liberar prótons ou íons de hidrogênio de maneira completa e irreversível, H +. Sendo tão reativo, um grande número de espécies são forçadas a aceitar esses H +; como a água, cuja mistura se torna potencialmente perigosa com o simples contato físico.
O ácido doa um próton para a água, que funciona como base para formar o íon hidrônio, H 3 O +. A concentração do íon hidrônio em uma solução de um ácido forte é igual à concentração do ácido (=).
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Na imagem superior há um frasco de ácido clorídrico, HCl, com concentração de 12M. Quanto maior a concentração de um ácido (fraco ou forte), mais cuidadoso será o manuseio; é por isso que a garrafa mostra o pictograma de uma mão ferida pela propriedade corrosiva de uma gota de ácido caindo sobre ela.
Ácidos fortes são substâncias que devem ser manuseadas com plena consciência de seus possíveis efeitos; Trabalhando com eles com cuidado, suas propriedades podem ser usadas para vários usos, sendo um dos mais comuns a síntese ou meio de dissolução de amostras.
Propriedades de um ácido forte
Dissociação
Um ácido forte se dissocia ou ioniza 100% em solução aquosa, aceitando um par de elétrons. A dissociação de um ácido pode ser delineada com a seguinte equação química:
HAc + H 2 O => A - + H 3 O +
Onde HAc é o ácido forte e A - sua base conjugada.
A ionização de um ácido forte é um processo geralmente irreversível; em ácidos fracos, ao contrário, a ionização é reversível. A equação mostra que H 2 O é aquele que aceita o próton; no entanto, o mesmo pode acontecer com álcoois e outros solventes.
Essa tendência de aceitar prótons varia de substância para substância e, portanto, a força do ácido do HAc não é a mesma em todos os solventes.
pH
O pH de um ácido forte é muito baixo, estando entre 0 e 1 unidades de pH. Por exemplo, uma solução de HCl 0,1 M tem um pH de 1.
Isso pode ser demonstrado usando a fórmula
pH = - log
Você pode calcular o pH de uma solução de HCl 0,1 M e, em seguida, aplicar
pH = -log (0,1)
Obtenção de um pH de 1 para a solução 0,1 M de HCl.
pKa
A força dos ácidos está relacionada ao seu pKa. O íon hidrônio (H 3 O +), por exemplo, tem um pKa de -1,74. Geralmente, os ácidos fortes têm pKa com valores mais negativos do que -1,74 e, portanto, são mais ácidos do que o próprio H 3 O +.
PKa expressa de certa forma a tendência do ácido a se dissociar. Quanto mais baixo for o seu valor, mais forte e agressivo será o ácido. Por esta razão, é conveniente expressar a força relativa de um ácido por seu valor de pKa.
Corrosão
Em geral, os ácidos fortes são classificados como corrosivos. No entanto, há exceções a essa suposição.
Por exemplo, o ácido fluorídrico é um ácido fraco, embora seja altamente corrosivo e capaz de digerir o vidro. Por isso deve ser manuseado em garrafas plásticas e a baixas temperaturas.
Pelo contrário, um ácido muito forte como o superácido carborano, que apesar de ser milhões de vezes mais forte que o ácido sulfúrico, não é corrosivo.
Fatores que afetam sua força
Eletronegatividade de sua base conjugada
À medida que ocorre um deslocamento para a direita em um período da tabela periódica, a negatividade dos elementos que compõem a base conjugada aumenta.
A observação do período 3 da tabela periódica mostra, por exemplo, que o cloro é mais eletronegativo do que o enxofre e, por sua vez, o enxofre é mais eletronegativo do que o fósforo.
Isso está de acordo com o fato de que o ácido clorídrico é mais forte do que o ácido sulfúrico, e este é mais forte do que o ácido fosfórico.
À medida que a eletronegatividade da base conjugada do ácido aumenta, a estabilidade da base aumenta e, portanto, sua tendência a se reagrupar com o hidrogênio para regenerar o ácido diminui.
Porém, outros fatores devem ser considerados, pois só este não é determinante.
Raio da base do conjugado
A força do ácido também depende do raio de sua base conjugada. A observação do grupo VIIA da tabela periódica (halogênios) mostra que os raios atômicos dos elementos que compõem o grupo possuem a seguinte relação: I> Br> Cl> F.
Da mesma forma, os ácidos que se formam mantêm a mesma ordem decrescente da força dos ácidos:
HI> HBr> HCl> HF
Em conclusão, à medida que o raio atômico dos elementos do mesmo grupo da tabela periódica aumenta, a força do ácido que eles formam aumenta da mesma maneira.
Isso é explicado pelo enfraquecimento da ligação H-Ac por uma fraca sobreposição dos orbitais atômicos que são desiguais em tamanho.
Número de átomos de oxigênio
A força de um ácido dentro de uma série de oxácidos depende do número de átomos de oxigênio na base conjugada.
As moléculas que possuem o maior número de átomos de oxigênio constituem as espécies com maior força ácida. Por exemplo, o ácido nítrico (HNO 3) é um ácido mais forte do que o ácido nitroso (HNO 2).
Por outro lado, o ácido perclórico (HClO 4) é um ácido mais forte do que o ácido clórico (HClO 3). E, finalmente, o ácido hipocloroso (HClO) é o ácido de concentração mais baixa da série.
Exemplos
Ácidos fortes pode ser exemplificado na seguinte ordem decrescente de força do ácido: HI> HBr> HClO 4 > HCl> H 2 SO 4 > CH₃C₆H₄SO₃H (ácido toluenossulfónico)> HNO 3.
Todos eles, e os outros que foram mencionados até agora, são exemplos de ácidos fortes.
HI é mais forte do que HBr porque a ligação HI se quebra mais facilmente, pois é mais fraca. O HBr supera o HClO 4 em acidez porque, apesar da grande estabilidade do ânion ClO 4 - ao deslocar a carga negativa, a ligação H-Br permanece mais fraca do que a ligação O 3 ClO-H.
No entanto, a presença de quatro átomos de oxigênio torna o HClO 4 mais ácido do que o HCl, que não possui oxigênio.
Em seguida, o HCl é mais forte do que o H 2 SO 4 porque o átomo de Cl é mais eletronegativo do que o enxofre; e H 2 SO 4, por sua vez, tem mais acidez do que CH₃C₆H₄SO acH, que tem um átomo de oxigênio a menos e a ligação que mantém o hidrogênio unido também é menos polar.
Por fim, o HNO 3 é o mais fraco de todos porque contém o átomo de nitrogênio, do segundo período da tabela periódica.
Referências
- Shmoop University. (2018). Propriedades que determinam a força do ácido. Recuperado de: shmoop.com
- Livros Wiki. (2018). Química Geral / Propriedades e Teorias de Ácidos e Bases. Recuperado de: en.wikibooks.org
- Acids Info. (2018). Ácido clorídrico: propriedades e aplicações desta solução. Recuperado de: acidos.info
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 de junho de 2018). Definição e exemplos de ácido forte. Obtido em Thoughtco.com
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8ª ed.). CENGAGE Learning.