Lernziel
- Erläutern Sie die periodischen Trends, die die Stärke einer binären Säure beeinflussen.
Schwerpunkte
- Die Stärke einer binären Säure hängt von der Stärke der H-X-Bindung ab; je schwächer die Bindung, desto stärker die Säure.
- Die Namen der binären Säuren beginnen mit „Hydro-„, gefolgt vom Namen des anderen Elements und enden mit „-ic“.
- Binäre Säuren sind eine von zwei Klassen von Säuren; die zweite sind Oxosäuren (oder Oxyacids), die aus Wasserstoff, Sauerstoff und einem anderen Element bestehen.
Begriffe
- Binäre Säurenmolekulare Verbindungen, in denen Wasserstoff mit einem zweiten nichtmetallischen Element kombiniert ist
- pKaa quantitatives Maß für die Stärke einer Säure in Lösung; eine schwache Säure hat einen pKa-Wert im ungefähren Bereich von -2 bis 12 in Wasser, und eine starke Säure hat einen pKa-Wert von weniger als etwa -2.
Säurestärke und Bindungsstärke
Binäre Säuren sind bestimmte molekulare Verbindungen, in denen Wasserstoff mit einem zweiten nichtmetallischen Element kombiniert ist; zu diesen Säuren gehören HF, HCl, HBr und HI.
HCl, HBr und HI sind alle starke Säuren, während HF eine schwache Säure ist. Die Säurestärke nimmt mit der Abnahme der experimentellen pKa-Werte in folgender Reihenfolge zu:
HF (pKa = 3,1) < HCl (pKa = -6,0) < HBr (pKa = -9,0) < HI (pKa = -9,5).
Warum ist HF eine schwache Säure, während die übrigen Halogenwasserstoffsäuren stark sind? Man könnte korrekterweise annehmen, dass Fluor sehr elektronegativ ist, so dass die H-F-Bindung sehr polar ist und man erwarten kann, dass HF in Lösung leicht dissoziiert; diese Argumentation ist nicht falsch, aber das Argument der Elektronegativität wird durch Überlegungen zur Ionengröße übertrumpft. Erinnern Sie sich an den Trend im Periodensystem, dass die Größe der Ionen zunimmt, wenn wir uns nach unten im Periodensystem bewegen. Da Fluor an der Spitze der Halogene steht, ist das F-Ion das kleinste Halogenid; daher sind seine Elektronen um den Kern konzentriert, und folglich ist die H-F-Bindung relativ kurz. Kürzere Bindungen sind stabiler, und daher ist die H-F-Bindung schwieriger zu brechen.
Wenn wir uns nach unten zum Chlor bewegen, ändert sich der Trend jedoch. Chlor ist größer und hat mehr Elektronen, und deshalb ist die H-Cl-Bindung länger und schwächer. In Gegenwart von Wasser ist die elektrostatische Anziehungskraft zwischen dem teilweise negativen Sauerstoff des Wassers und dem teilweise positiven Wasserstoff von H-Cl stark genug, um die H-Cl-Bindung zu brechen, und die Ionen dissoziieren in Lösung.
Die gleiche Argumentation gilt für HBr und HI. Diese Säuren sind noch stärker als HCl, weil die Br- und I- Ionen noch größer sind. Daher sind die H-Br- und H-I-Bindungen noch schwächer, und auch diese Verbindungen dissoziieren leicht in Lösung.
Benennung binärer Säuren
Die Namen binärer Säuren beginnen mit „Hydro-„, gefolgt von dem Namen des anderen Elements, das mit „-ic“ endet. Zum Beispiel wird HCl als Salzsäure bezeichnet.
Binäre Säuren sind eine von zwei Klassen von Säuren, die zweite sind Oxosäuren (oder Oxycarbonsäuren), die aus Wasserstoff, Sauerstoff und einem dritten Element bestehen, das oft ein Nichtmetall ist.
