Melyik az erősebb sav: H3O + vagy HCl?

Íme a véleményem, amely hibákat tartalmazhat, és nagyon örülök a helyesbítéseknek:

A Brønsted definícióját használva a sav a hajlam a protonok leadására. Ez az Arrhenius meghatározásától eltérően nem korlátozódik vizes oldatokra. Ha azonban van egy sav vizes oldata, akkor valami érdekes történik: bármely olyan sav HAc (vagy B bázis), amely erősebb, mint H $ _3 $ O $ ^ + $ (vagy OH $ ^ – $ ) teljesen disszociál:

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

Tehát a maximális savas vegyület a vízben a hidroniumion H $ _3 $ O $ ^ + $; nem lehet például megkülönböztetni a vizes sósav- és perklórsav-oldatokat pH-érték alapján. A nagyon erős savak savas erősségük szerinti rangsorolásához nem-vizes oldatokkal határozzuk meg a disszociációs állandókat, majd a kapott adatokat hozzávetőlegesen a vízre visszük oldószer. Vegye figyelembe azt is, hogy a savak oldatairól beszélünk.

Konkrétan a HCl-re jelölhetjük a konjugált savak és bázisok párját:

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

Összehasonlíthatjuk tehát a két sav erősségét: $ \ ce {HCl} $ és $ \ ce {H3O +} $. Tudjuk, hogy ez az egyensúly jobbra tolódik, így a sósav erősebb.

Nagyon késői szerkesztés, hogy megpróbáljam megválaszolni a MukulGoyal kommentjét (sajnos , nem részletezte a kérdéseit), szám szerint:

1. A savtartalom meghatározása a tende H + ionok, vagy H3O + ionok adása? Úgy tűnik, hogy ez itt számít, mert az első esetben a H3O + nem lesz savas a vízben, mivel az egyensúlyi H2O + H + — »H3O + egyensúlyi állandója nagyon magas.

2. Hasonlóképpen, még akkor is, ha az oldószer NH3, az NH3 + H3O + — »NH4 + + H2O egyensúlyi állandója ugyanezen ok miatt nagyon alacsony lenne, és ezért nagyon gyenge sav legyen.

3. Azt válaszolja-e, hogy bármely sav, amelynek Ka-értéke nagyobb, mint 1, erősebb sav lesz, mint a H3O +?

Először is, ne feledje, hogy az egyensúly dinamikus .

1) Amint már említettem, a savasság Brønsted szerint a $ \ ce {H +} $ leadására való hajlam. $ $ $ {ce2}}, $ \ ce {H +} A $ -ot átlagosan 6 vízmolekula szolvatálja, így olyan fajok keletkeznek, mint a $ \ ce {H3O + (H2O) 6} $ (további információkért tekintse meg a Wikipédia és ezt ).

1) és 2) úgy tűnik, hogy a $ \ ce {H3O +} $ disszociációjáról beszélsz Azonban olyan kifejezéseket használ, mint a “nagyon magas” és a “nagyon alacsony”, így véleményem szerint ez egyfajta félrevezető vita lesz.

Amikor megemlíti

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

emlékezned kell arra, hogy a protonnak valahonnan származnia kell. Valójában amiről itt beszélsz,

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

ami a víz autoprotonálása. Csak számítsuk ki azt az egyensúlyi állandót, amelyről folyamatosan beszélsz:

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

Nos, kitalálod?A víz koncentrációja (c = n / V = m / (V * M) = $ \ rho $ / M = 55,51 mol / L) tiszta víznél és hígított oldatoknál körülbelül állandó marad (mert nem sok vízmolekula képez ionokat ), így az állandóba kerül, így

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

$ K_w $ a hőmérséklettől függ és $ 10 ^ {- 14} $ mol $ ^ 2 $ / L $ ^ {2} $ 25 ° C-on. Tiszta vízben és hígított oldatokban is állandó marad.

Tiszta vízben, ahol $ c (\ ce {H3O +}) = c (\ ce {OH -}) $, akkor megkapjuk

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

és

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

amely lényegében számszerűsíti azt, amiről ön, mint gyanítom, beszélt, annyiban, hogy megadja a $ \ ce {H3O +} $ koncentrációját a tiszta víz autoprotonációs egyensúlyában. Egyébként, mivel a pH-t így definiálják:

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

pH = 7-nél (semleges) , $ \ ce {H3O +} $ és $ \ ce {OH -} $ egyenlő. Hígított oldatokban, ha nem egyenlőek, kiszámíthatja az egyiket a másik segítségével.

Emlékezz arra is, hogy a Brønsted – Lowry elméletben a savakat és a bázisokat úgy határozzák meg, ahogy egymással reagálnak, amint azt a Wikipédia említi. Eddig csak a vizet és annak autoprotonálását vizsgáltuk, nincsenek oldószerek és egyéb molekulák, amelyeknek megvan a maguk savai és lúgossága.

2) Ami az ammóniában, mint oldószerben említett reakciót illeti, először is, a $ \ ce {H3O +} $ -nak valahonnan jönnie kell (képzeljük el, hogy ebből lecsepegtetünk néhány Másodszor, nem vagyok biztos benne, hogy az állandó valóban olyan lenne-e, amilyennek leírja – azt hiszem, hogy itt az ammónia (amely amfolitikusan viselkedik) bázisként működne, és elégedetten fogadná el a protont. Ha valaki betekintést nyújt ebbe, az nagyszerű lenne.

3) A sav erősségét a $ pK_a $ használatával határozzuk meg, amelyet $ pK_a $ = -lg $ K_a $ ad meg. Tapasztalatom szerint, ha a $ pK_a $ koncentrációval van meghatározva, akkor a hidroniumionok $ pK_a $ értéke 0, és ha aktivitáson keresztül van meghatározva, akkor -1,7 ( Pontosabban -1,74; hasonlóan a $ \ ce {OH -} $ esetében az analóg $ pK_b $ koncentráción keresztül 14, tevékenységenként 15,7).

Visszatérve a “Ka” kérdésre nagyobb, mint 1 “, ez jónak tűnik, mert -lg (1) = 0.

Egy savra utalok erősségi táblázat, például itt . Ezenkívül utalni szeretnék erre a kiváló vitára az ügyben, ahol egyébként az ortokrezol kezet nyújtott .

Továbbá, csak ehhez hozzáadva, az erős savaknak $ pK_a $ < 0, míg a gyenge savaknak $ pK_a $> 0 (megint ez koncentrációval történik – például itt a Wikipédiában -1,74-et használnak.

Mindenkit, a javításokat nagyon szívesen látjuk!

Megjegyzések

• Ez kiváló válasz. Csak azt szeretné tisztázni, hogy mi történik a $ -val \ ce {HCl} $ vizes oldatban a félreértések elkerülése érdekében.
• Köszönöm a választ, de itt 3 kérdésem van: 1) A savasság meghatározása hajlamos-e H + vagy H3O + ionokat adni ? Úgy tűnik, hogy ez itt számít, mert az első esetben a H3O + nem lesz savas a vízben, mivel a H2O + H + — » H3O + egyensúlyi állandója nagyon magas. 2) S még akkor is, ha az oldószer NH3, az NH3 + H3O + — » NH4 + H2O egyensúlyi állandója ugyanezen ok miatt nagyon alacsony lenne, és ezért valójában egy nagyon gyenge sav. 3) A válasz azt sugallja, hogy bármely sav, amelynek Ka értéke 1-nél nagyobb, erősebb sav lesz, mint a H3O +?
• 1) Olvassa el a savakról és bázisokról szóló elméletet. Az orthocresol által adott link jó kiindulópont. A Br ø nsted definíció szerint a savak a H + donorai. Az általad észlelt egyensúlynak ' nincs sok értelme a kontextusból, ezért kérjük, tisztázza, mire gondol – és miért legyen magas állandója. 2) Mi lenne a gyenge sav? H3O +? Hogyan jönne létre ez ammóniában? Miért gondolod, hogy ez az egyensúly balra tolódna el? 3) A H3O + pKa értéke 0 (nem Ka). A magasabb Ka (alacsonyabb pKa) savak erősebbek (szerkesztés: wrote " alacsonyabb ", mielőtt ' téves, helytelen Ka definícióval is rendelkezett, sajnálom).
• @MukulGoyal I ' szeretném javítani a választ, de meg kell tisztázza számomra azokat a dolgokat, amelyeket a kérdéseivel kapcsolatban megemlítettem.
• @MukulGoyal ' amúgy is megkíséreltem megválaszolni a megjegyzését – talán ez segít 🙂 Mindenki – én ' legyen nagyon hálás bármilyen javításért 🙂