Czynniki decydujce o mocy kwasw Moc kwasw beztlenowych

Czynniki decydujące o mocy kwasów Moc kwasów beztlenowych Moc kwasów tlenowych Zasady Amfotery

Moc kwasów beztlenowych w grupie układu okresowego pierwiastków chemicznych • Moc kwasów beztlenowych w grupie wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej Z atomu połączonego z atomem wodoru (wzrost stałej dysocjacji) – kierunek zmiany mocy jest przeciwny niż kierunek wzrostu elektroujemności tego atomu. • Czynnikiem decydującym o dysocjacji nie jest wzrost momentu dipolowego i polaryzacji wiązania, lecz rozmiar (promień) anionu, który wzrasta w grupie : - grupa 17: od F- (r. F = 1, 36Å) do I- (r. I = 2, 16Å), czyli HF < HCl < HBr < HI - - grupa 16: od HS- do HTe- , czyli H 2 S < H 2 Se <H 2 Te -

Moc kwasów beztlenowych w okresie układu okresowego pierwiastków chemicznych • Moc kwasów beztlenowych w okresach wzrasta wraz ze wzrostem elektroujemności atomu połączonego z atomem wodoru, ponieważ promienie anionów są prawie identyczne: r. F ≈ r. OH ≈ r. Cl ≈ r. HS stąd: H 2 O < HF; H 2 S < HCl; H 2 Se < HBr; H 2 Te < HI - Kwas - - - Stała dysocjacji (Kd) Kwas Stała dysocjacji (Kd) HF 6, 3·10 -4 H 2 S 9, 1·10 -8 HCl 1·107 H 2 Se 2·10 -4 HBr 3·109 H 2 Te 2, 5·10 -3 HI 1·1010

Moc kwasów tlenowych • Cząsteczkę kwasu tlenowego opisuje ogólny wzór Hn. RO(m+n) – [H 2 SO 4], gdzie R – atom centralny połączony bezpośrednio a atomem tlenu ( S), n to liczba at. H połączonych z at. O (n = 2), m + n to liczba at. O (n+m = 4) • Cząsteczkę kwasu tlenowego może również opisywać wzorem ROm(OH)n, dla kwasu siarkowego(VI) H 2 SO 4 SO 2(OH)2 ; kwasu fosforowego(V) H 3 PO 3 HPO(OH)2 – jest kwasem dwuprotonowym, jeden z atomów H jest połączony bezpośrednio z atomem centralnym (at. P); kwasu ortofosforowego H 3 PO 4 PO(OH)3

Moc kwasów tlenowych a wskaźnik m • Kwas tlenowy ROm(OH)n jest tym mocniejszy, im więcej w cząsteczce kwasu jest atomów tlenu niezwiązanych z wodorem (wraz ze wzrostem m, moc kwasu wzrasta). m = O, kwasy słabe KId ≤ 1 O-7 m = 1, kwasy umiarkowanie słabe KId ≈ 10 -2 m = 2, kwasy umiarkowanie mocne KId ≈ 103 m = 3, kwasy mocne KId ≈ 108 H 3 BO 3 kwas borowy(III), KId = 5, 8· 1 O-10 HCl. O 2 kwas chlorowy(III) KId = 10 -2 HCl. O 3 kwas chlorowy(V) KId = 10 -2 HCl. O 4 kwas chlorowy(VII) HCl. O kwas chlorowy(I) KId = 3, 2· 1 O-8 H 2 SO 3 kwas siarkowy(IV) KId = 1, 2·10 -2 H 2 SO 4 kwas siarkowy(VI) HMn. O 4 kwas manganowy(VII) H 3 As. O 4 kwas arsenowy(V) KId = 0, 5 10 -2

Moc kwasów tlenowych w grupie • Właściwości kwasowe cząsteczek wynikają ze zdolności do odszczepienia protonów z grup hydroksylowych, zdolność ta wiąże się z elektroujemnością atomu centralnego. • Im większa jest elektroujemność atomu centralnego i im mniejszy jest jego promień tym silniej jest przyciągana para elektronowa wiążąca R – O przez atom centralny, to z kolei powoduje przesunięcie pary elektronowej wiążącej O – H do atomu tlenu, przez co wiązanie to jest osłabione, co ułatwia odszczepienie protonu i zwiększa moc kwasu, np. : • gr. 14: H 3 As. O 4 < H 3 PO 4; gr. 15: H 2 Se. O 3 < H 2 SO 3

Cząsteczki o właściwościach zasadowych • W przypadku niskiej elektroujemności atomu centralnego przesunięcie obu wiążących par elektronowych następuje w kierunku przeciwnym, od atomu centralnego do atomu tlenu oraz od atomu centralnego do atomu wodoru, w efekcie wiązanie O – H staje się mocniejsze a wiązanie R – O ulega osłabieniu. • W efekcie następuje odszczepienie jonu OH- a nie protonu wodorowego, cząsteczka wykazuje właściwości zasadowe, np. 3, 0 Cl 3, 5 OH – kwas chlorowy(I), 0, 9 Na 3, 5 OH – zasada

Cząsteczki o właściwościach amfoterycznych • W przypadku elektroujemności pośrednich w granicach 1, 6 – 1, 8 (w zależności od średnicy atomu centralnego) pary elektronowe tworzące wiązanie R – O oraz O – H są rozmieszczone tak, że może nastąpić odszczepienie anionu OH -, jak i kationu H+. • W reakcjach z mocnymi zasadami wykazują słabe właściwości kwasowe, natomiast w reakcji z kwasami wykazują słabe właściwości zasadowe.