Acidi ed esempi caratteristici

il acido sono composti con alte tendenze di donare protoni o di accettare una coppia di elettroni. Esistono molte definizioni (Bronsted, Arrhenius, Lewis) che caratterizzano le proprietà degli acidi e ciascuna di esse è integrata per costruire un'immagine globale di questo tipo di composti.

Dal punto di vista precedente, tutte le sostanze conosciute possono essere acide, tuttavia, solo quelle che si distinguono ben al di sopra delle altre sono considerate tali. In altre parole: se una sostanza è un donatore di protoni estremamente debole, rispetto all'acqua, ad esempio, si può dire che non è un acido.

Se sì, quali sono esattamente gli acidi e le loro fonti naturali? Un tipico esempio di questi può essere trovato all'interno di molti frutti: come gli agrumi. Le limonate hanno il loro sapore caratteristico a causa dell'acido citrico e di altri componenti.

La lingua può rilevare la presenza di acidi, proprio come fa con altri sapori. A seconda del livello di acidità di detti composti, il gusto diventa più intollerabile. In questo modo, la lingua funziona come misura organolettica della concentrazione di acidi, in particolare la concentrazione di ioni idronio (H₃O⁺).

D'altra parte, gli acidi non si trovano solo nel cibo, ma anche negli organismi viventi. Allo stesso modo, i terreni presentano sostanze che possono caratterizzarli come acidi; questo è il caso dell'alluminio e di altri cationi metallici.

indice

• 1 Caratteristiche degli acidi
  • 1.1 Hanno degli idrogeni poveri nella densità elettronica
  • 1.2 Costante di forza o acidità
  • 1.3 Ha basi coniugate molto stabili
  • 1.4 Possono avere cariche positive
  • 1.5 Le tue soluzioni hanno valori di pH inferiori a 7
• 2 Esempi di acidi
  • 2.1 Alogenuri di idrogeno
  • 2.2 Oxoacids
  • 2.3 Super acidi
  • 2.4 Acidi organici
• 3 riferimenti

Caratteristiche degli acidi

Quali caratteristiche dovrebbe avere un composto come acido, secondo le definizioni esistenti?

Deve essere in grado di generare ioni H⁺ e OH^- quando viene dissolto in acqua (Arrhenius), deve donare molto facilmente protoni ad altre specie (Bronsted) o, infine, deve essere in grado di accettare una coppia di elettroni, caricati negativamente (Lewis).

Tuttavia, queste caratteristiche sono strettamente correlate alla struttura chimica. Quindi imparando ad analizzarlo puoi dedurre la sua forza di acidità o un paio di composti che tra i due è il più acido.

Hanno degli idrogeni poveri nella densità elettronica

Per la molecola di metano, CH₄, nessuno dei suoi idrogeni presenta una carenza elettronica. Questo perché la differenza di elettronegatività tra carbonio e idrogeno è molto piccola. Ma, se uno degli atomi di H fosse sostituito da uno di fluoro, allora ci sarebbe un cambiamento notevole nel momento di dipolo: H₂FC-H.

H egli sperimenta uno spostamento della sua nuvola elettronica verso l'atomo adiacente collegato a F, che è uguale, δ + è aumentato. Di nuovo, se un'altra H è sostituita da un'altra F, la molecola rimarrà come: HF₂C-H.

Ora δ + è ancora maggiore, poiché sono due atomi di F, altamente elettronegativi, che sottraggono la densità elettronica da C, e quest'ultima, di conseguenza, a H. Se il processo di sostituzione continuasse, sarebbe finalmente ottenuto: F₃CH.

In questa ultima molecola H presenta, come conseguenza dei tre atomi della vicina F, una marcata carenza elettronica. Questo δ + non passa inosservato a nessuna specie abbastanza ricca di elettroni per spogliarla H e, in questo modo, F₃CH essere caricato negativamente:

F₃C-H +: N^- (specie negative) => F₃C:^- + HN

La suddetta equazione chimica può anche essere considerata in questo modo: F₃CH dona un protone (H⁺, il H una volta staccato dalla molecola) a: N; o, F₃CH guadagna una coppia di elettroni da H per essere donato a quest'ultimo un altro paio da: N^-.

Forza o acidità costante

Quanto F₃C:^- è presente nella dissoluzione? O quante molecole F₃CH può donare idrogeno idrogeno a N? Per rispondere a queste domande, è necessario determinare la concentrazione di F₃C:^- o di HN e, usando un'equazione matematica, stabilisce un valore numerico chiamato la costante di acidità, Ka.

Mentre più molecole di F₃C:^- o HN si verifica, più acido sarà F₃CH e ingrandisci la tua Ka. In questo modo Ka aiuta a chiarire, quantitativamente, quali composti sono più acidi di altri; e allo stesso modo scarta come acidi quelli di cui Ka ha un ordine estremamente piccolo.

Alcuni Ka possono avere valori intorno ai 10^-1 e 10^-5e altri, milionesimi valori più piccoli come 10^-15 e 10^-35. Si può dire allora che questi ultimi, avendo detto le costanti acide, sono acidi estremamente deboli e possono essere scartati in quanto tali.

Quindi quale delle seguenti molecole ha il Ka più alto: CH₄, CH₃F, CH₂F₂ o CHF₃? La risposta sta nella mancanza di densità elettronica, δ +, negli stessi idrogeni.

misurazioni

Ma quali sono i criteri per standardizzare le misurazioni Ka? Il suo valore può variare enormemente a seconda di quale specie riceverà la H⁺. Ad esempio, se: N è una base forte, Ka sarà grande; ma se, al contrario, è una base molto debole, Ka sarà piccola.

Le misure Ka sono fatte usando le basi più comuni e più deboli (e gli acidi): l'acqua. A seconda del grado di donazione di H⁺ alle molecole H₂Oppure, a 25 ° C e alla pressione di una atmosfera, vengono stabilite le condizioni standard per determinare le costanti di acido per tutti i composti.

Da ciò deriva un repertorio di tabelle di costanti di acidità per molti composti, sia inorganici che organici.

Ha basi coniugate molto stabili

Gli acidi hanno nella loro struttura chimica atomi o unità molto elettronegativi (anelli aromatici) che attraggono densità elettroniche degli idrogeni circostanti, facendoli diventare parzialmente positivi e reattivi prima di una base.

Una volta che i protoni sono stati donati, l'acido viene trasformato in una base coniugata; cioè una specie negativa capace di accettare H⁺ o donare un paio di elettroni. Nell'esempio della molecola CF₃H la sua base coniugata è CF₃^-:

CF₃^- + HN <=> CHF₃ +: N^-

Se CF₃^- È una base coniugata molto stabile, il bilanciamento sarà spostato più a sinistra che a destra. Inoltre, più è stabile, più acido reattivo e acido sarà.

Come sapere quanto sono stabili? Tutto dipende da come ti occupi della nuova carica negativa. Se possono spostarlo o diffondere l'aumento della densità elettronica in modo efficiente, non sarà disponibile per l'uso nel formare il collegamento con l'H della base.

Possono avere cariche positive

Non tutti gli acidi hanno idrogeno con carenza elettronica, ma possono anche avere altri atomi in grado di accettare elettroni, con o senza carica positiva.

Come è questo? Ad esempio, nel trifluoruro di boro, BF₃, l'atomo di B manca di un ottetto di valenza, quindi può formare un legame con qualsiasi atomo che produce una coppia di elettroni. Se un anione F^- intorno alle sue vicinanze si verifica la seguente reazione chimica:

BF₃ + F^- => BF₄^-

D'altra parte, cationi metallici liberi, come Al³⁺, Zn²⁺, Na⁺, ecc., sono considerati acidi, poiché dal loro ambiente possono accettare legami dativo (di coordinamento) di specie ricche di elettroni. Allo stesso modo, reagiscono con gli ioni OH^- precipitare come idrossidi metallici:

Zn²⁺(ac) + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(S)

Tutti questi sono conosciuti come acidi di Lewis, mentre quelli che donano i protoni sono acidi di Bronsted.

Le tue soluzioni hanno valori di pH inferiori a 7

Più in particolare, un acido da sciogliere in qualsiasi solvente (che non lo neutralizza in modo apprezzabile), genera soluzioni con pH inferiore a 3, sebbene inferiori a 7 siano considerati acidi molto deboli.

Questo può essere verificato mediante l'uso di un indicatore acido-base, come la fenolftaleina, l'indicatore universale o il succo di cavolo viola. I composti che trasformano i colori in quelli indicati per pH basso sono trattati con acidi. Questo è uno dei test più semplici per determinarne la presenza.

Lo stesso può essere fatto, ad esempio, per diversi campioni di terreno provenienti da diverse parti del mondo, determinando così i loro valori di pH, unitamente ad altre variabili, a caratterizzarli.

E infine, tutti gli acidi hanno sapori aspri, a patto che non siano così concentrati da bruciare irreversibilmente i tessuti della lingua.

Esempi di acidi

Alogenuri di idrogeno

Tutti gli alogenuri di idrogeno sono composti acidi, specialmente se dissolti in acqua:

-HF (acido fluoridrico).

-HCl (acido cloridrico).

-HBr (acido bromidrico).

-HI (acido iodico).

ossiacidi

Gli Oxoacidi sono le forme protonate delle osso-nioni:

HNO₃ (acido nitrico).

H₂SW₄ (acido solforico).

H₃PO₄ (acido fosforico).

HClO₄ (acido perclorico).

Super acidi

I super acidi sono la miscela di un acido Bronsted e un forte acido di Lewis. Una volta mescolati formano strutture complesse dove, secondo alcuni studi, l'H⁺ "Salta" dentro di loro.

Il suo potere corrosivo è tale da essere miliardi di volte più forte dell'H₂SW₄ concentrato. Sono usati per rompere grandi molecole presenti nel greggio, in molecole più piccole e ramificate, e con un grande valore economico aggiunto.

-BF₃/ HF

-SbF₅/ HF

-SbF₅/ HSO₃F

CF₃SW₃H

Acidi organici

Gli acidi organici sono caratterizzati dall'avere uno o più gruppi carbossilici (COOH), e tra questi ci sono:

-Acido citrico (presente in molti frutti)

-Acido lattico (da mele verdi)

Acido acetico (da aceto commerciale)

-Acido butirrico (burro rancido)

-Acido tattico (dei vini)

-E la famiglia di acidi grassi.

riferimenti

1. Torrens H. Acidi e basi duri e morbidi. [PDF]. Tratto da: depa.fquim.unam.mx
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 maggio 2018). Nomi di 10 acidi comuni. Estratto da: thoughtco.com
3. Chempages Netorials. Acidi e basi: struttura e comportamento molecolare. Tratto da: chem.wisc.edu
4. Deziel, Chris. (27 aprile 2018). Caratteristiche generali di acidi e basi. Sciencing. Estratto da: sciencing.com
5. Pittsburgh Supercomputing Center (PSC). (25 ottobre 2000). Estratto da: psc.edu.