Inleiding tot de Scheikunde

Terms

• binaire zuremoleculaire verbindingen waarin waterstof is gecombineerd met een tweede niet-metaalelement
• pKaa kwantitatieve maat voor de sterkte van een zuur in oplossing; een zwak zuur heeft een pKa-waarde in het bereik van -2 tot 12 in water, en een sterk zuur heeft een pKa-waarde van minder dan ongeveer -2.

Zuursterkte en bindingssterkte

Binaire zuren zijn bepaalde moleculaire verbindingen waarin waterstof met een tweede niet-metaalelement wordt gecombineerd; deze zuren omvatten HF, HCl, HBr, en HI.

HCl, HBr, en HI zijn alle sterke zuren, terwijl HF een zwak zuur is. De zuursterkte neemt toe naarmate de experimentele pKa-waarden in de volgende volgorde afnemen:

HF (pKa = 3,1) < HCl (pKa = -6,0) < HBr (pKa = -9,0) < HI (pKa = -9,5).

Waarom is HF een zwak zuur, terwijl de rest van de hydrohalische zuren sterk zijn? Men zou correct kunnen veronderstellen dat fluor zeer elektronegatief is, zodat de H-F-binding zeer polair is en we kunnen verwachten dat HF in oplossing gemakkelijk dissocieert; deze redenering is niet verkeerd, maar het elektronegativiteitsargument wordt overtroefd door overwegingen van ionische grootte. Herinner u de periodieke trend dat de ionengrootte toeneemt naarmate men lager in het periodiek systeem komt. Omdat fluor bovenaan staat bij de halogenen, is het F-ion het kleinste halogenide; daarom zijn de elektronen geconcentreerd rond de kern, met als gevolg dat de H-F binding relatief kort is. Kortere bindingen zijn stabieler, en dus is de H-F binding moeilijker te verbreken.

Als we naar beneden gaan naar chloor, verandert de trend echter. Chloor is groter en heeft meer elektronen, en daarom is de H-Cl binding langer en zwakker. In aanwezigheid van water is de elektrostatische aantrekkingskracht tussen de gedeeltelijk negatieve zuurstof van het water en de gedeeltelijk positieve waterstof op H-Cl sterk genoeg om de H-Cl binding te verbreken, en de ionen dissociëren in oplossing.

Dezelfde redenering geldt voor zowel HBr als HI. Deze zuren zijn nog sterker dan HCl omdat de Br- en I- ionen nog groter zijn. Daardoor zijn de H-Br en H-I-bindingen nog zwakker, en ook deze verbindingen scheiden gemakkelijk in oplossing.

Benaming van binaire zuren

De namen van binaire zuren beginnen met “hydro-” gevolgd door de naam van het andere element, gewijzigd om te eindigen met “-ic.” Bijvoorbeeld, HCl wordt zoutzuur genoemd.

Binaire zuren zijn een van de twee klassen van zuren, de tweede zijn oxozuren (of oxyzuren), die bestaan uit waterstof, zuurstof, en een derde element, dat vaak een niet-metaal is.