Která je silnější kyselina: H3O + nebo HCl?

Zde je můj názor, který může podléhat chybám a opravy jsou velmi vítány:

Při použití definice Brønsted je kyselost tendencí vydávat protony. To, na rozdíl od definice Arrhenius, není omezeno na vodné roztoky. Pokud však máte vodný roztok kyseliny, stane se něco zajímavého: jakákoli kyselina HAc (nebo báze B) silnější než H $ _3 $ O $ ^ + $ (nebo OH $ ^ – $ ) zcela disociuje prostřednictvím:

$$ \ ce {H2O + HAc < = > H3O + + Ac-} $$ nebo $$ \ ce {H2O + B < = > OH- + BH +} $$

Takže maximální kyselá sloučenina ve vodě je hydroniový ion H $ _3 $ O $ ^ + $; nemůžete například rozlišit vodné roztoky kyseliny chlorovodíkové a chloristé podle pH. K hodnocení velmi silných kyselin podle jejich síly v kyselině se používají nevodné roztoky ke stanovení disociačních konstant a získaná data se poté přenesou přibližně do vody jako rozpouštědlo. Všimněte si také, že mluvíme o roztocích kyselin.

Konkrétně pro HCl můžeme označit páry konjugovaných kyselin a zásad:

$$ \ ce {H2O ~ (~ báze ~ 1) + HCl ~ (~ kyselina ~ 2) < = > H3O + ~ ( ~ kyselina ~ 1) + Cl- ~ (~ báze ~ 2)} $$

Můžeme tedy porovnat síly obou kyselin: $ \ ce {HCl} $ a $ \ ce {H3O +} $. Víme, že tato rovnováha je posunuta doprava, takže kyselina chlorovodíková je silnější.

Velmi pozdní úprava a pokus o odpověď na komentář od MukulGoyal (bohužel , své otázky podrobně nerozvedl) podle počtu:

1. Je definice kyselosti tendencí ncy dát H + ionty, nebo H3O + ionty? To se zdá být důležité, protože v prvním případě H3O + nebude ve vodě ani kyselý, protože rovnováha H2O + H + — »H3O + má velmi vysokou rovnovážnou konstantu.

2. Podobně, i když je rozpouštědlem NH3, rovnovážná konstanta NH3 + H3O + — »NH4 + + H2O by byla ze stejného důvodu velmi nízká, a proto by ve skutečnosti je to velmi slabá kyselina.

3. Znamená vaše odpověď, že každá kyselina, která má Ka větší než 1, bude silnější kyselinou než H3O +?

Nejprve nezapomeňte, že rovnováhy jsou dynamické .

1) Jak jsem již zmínil, kyselost je podle Brønsteda tendencí vydávat $ \ ce {H +} $. V $ \ ce {H2O} $, $ \ ce {H +} $ jsou solvatovány v průměru o 6 molekul vody, což vede ke vzniku druhů jako $ \ ce {H3O + (H2O) 6} $ (další informace najdete na Wikipedii a toto ).

1) a 2) zdá se, že mluvíte o disociaci $ \ ce {H3O +} $ Používáte však výrazy jako „velmi vysoký“ a „velmi nízký“, takže se podle mého názoru stává trochu zavádějící diskusí.

Když se zmíníte

$$ \ ce {H2O + H + < = > H3O +} $$

musíte si uvědomit, že proton musí odněkud pocházet. Ve skutečnosti o tom mluvíte

$$ \ ce {H2O + H2O < = > H3O + + OH -} $$

což je autoprotonace vody. Pojďme si jen spočítat rovnovážnou konstantu, o které mluvíš pořád:

$$ K = \ cfrac {c (\ ce {H3O +}) ~ \ cdot ~ c (\ ce {OH-}) } {c ^ 2 ~ (\ ce {H2O})} $$

No, hádejte co?Koncentrace vody (c = n / V = m / (V * M) = $ \ rho $ / M = 55,51 mol / l) zůstává pro čistou vodu a zředěné roztoky přibližně konstantní (protože jen málo molekul vody tvoří ionty ), takže je přiveden do konstanty, čímž získá

$$ K_w = c (\ ce {H3O +}) ~ \ cdot ~ c (\ ce {OH -}) $$

$ K_w $ závisí na teplotě a rovná se $ 25 ^ {- 14} $ mol $ ^ 2 $ / L $ ^ {2} $ při 25 ° C. Zůstává konstantní v čisté vodě a také ve zředěných roztocích.

V čisté vodě, kde $ c (\ ce {H3O +}) = c (\ ce {OH -}) $, dostaneme

$$ K_w = c ^ 2 ( \ ce {H3O +}) $$

a

$$ c (\ ce {H3O +}) = 1,0 * 10 ^ {- 7} ~ mol ~ / ~ L ~ $ $

který v podstatě kvantifikuje to, o čem jste, jak tuším, mluvili, protože vám řekne koncentraci $ \ ce {H3O +} $ v autoprotonační rovnováze pro čistou vodu. Mimochodem, protože pH je definováno takto:

$$ pH = -lg ~ c ~ (\ ce {H3O +}) $$

při pH = 7 (neutrální) , $ \ ce {H3O +} $ a $ \ ce {OH -} $ jsou stejné. Pokud nejsou ve zředěných roztocích stejné, můžete jeden vypočítat pomocí druhého.

Nezapomeňte, že v teorii Brønsted – Lowry jsou kyseliny a zásady definovány způsobem, jakým spolu reagují, jak je uvedeno ve Wikipedii. Zatím jsme zkoumali pouze vodu a její autoprotonaci, žádná rozpouštědla a jiné molekuly, které mají své vlastní kyselosti a zásaditosti.

2) Pokud jde o reakci, kterou jste zmínili v amoniaku jako rozpouštědle, nejdřív ze všeho musí $ \ ce {H3O +} $ odněkud pocházet (představme si, že upustíme nějaký vodný roztok kyselina chlorovodíková). Zadruhé, nejsem si jistý, zda by konstanta byla ve skutečnosti tak, jak ji popisujete – myslím, že zde by amoniak (který se chová amfolyticky) působil jako báze a docela rád by přijal proton. a2e844a9ea „>