Wprowadzenie do chemii

Terminy

• kwasy dwuskładnikowe związki cząsteczkowe, w których wodór jest połączony z drugim pierwiastkiem niemetalicznym
• pKaa ilościowa miara siły kwasu w roztworze; słaby kwas ma wartość pKa w przybliżonym zakresie -2 do 12 w wodzie, a mocny kwas ma wartość pKa mniejszą niż około -2.

Siła kwasu i siła wiązania

Kwasy dwuskładnikowe są pewnymi związkami molekularnymi, w których wodór jest połączony z drugim pierwiastkiem niemetalicznym; kwasy te obejmują HF, HCl, HBr i HI.

HCl, HBr i HI są silnymi kwasami, podczas gdy HF jest słabym kwasem. Siła kwasu wzrasta wraz ze zmniejszaniem się doświadczalnych wartości pKa w następującej kolejności:

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

Dlaczego HF jest słabym kwasem, skoro pozostałe kwasy hydrohalogenowe są mocne? Można słusznie założyć, że fluor jest bardzo elektroujemny, więc wiązanie H-F jest bardzo polarne i możemy oczekiwać, że HF łatwo dysocjuje w roztworze; to rozumowanie nie jest błędne, ale argument o elektroujemności jest odrzucony przez względy wielkości jonów. Przypomnijmy sobie okresową tendencję, że wielkość jonów wzrasta w miarę przesuwania się w dół układu okresowego. Ponieważ fluor znajduje się na szczycie halogenów, jon F jest najmniejszym halogenkiem; dlatego jego elektrony są skoncentrowane wokół jądra, a w rezultacie wiązanie H-F jest stosunkowo krótkie. Krótsze wiązania są bardziej stabilne, a zatem wiązanie H-F jest trudniejsze do break.

Odkąd przejść w dół do chloru, jakkolwiek, tendencja się zmienia. Chlor jest większy i ma więcej elektronów, a zatem wiązanie H-Cl jest dłuższe i słabsze. W obecności wody, elektrostatyczne przyciąganie pomiędzy częściowo ujemnym tlenem wody i częściowo dodatnim wodorem na H-Cl jest wystarczająco silne, aby przerwać wiązanie H-Cl, a jony dysocjują w roztworze.

To samo rozumowanie dotyczy zarówno HBr i HI. Kwasy te są jeszcze silniejsze niż HCl, ponieważ jony Br- i I- są jeszcze większe. Jako takie, wiązania H-Br i H-I są jeszcze słabsze, a związki te również łatwo dysocjują w roztworze.

Nazwa kwasów dwuskładnikowych

Nazwy kwasów dwuskładnikowych zaczynają się od „hydro-„, po którym następuje nazwa drugiego elementu, zmodyfikowana tak, aby kończyła się na „-ic”. Na przykład HCl jest nazywany kwasem chlorowodorowym.

Kwasy dwuskładnikowe są jedną z dwóch klas kwasów, drugą są kwasy tlenowe (lub oksykwasy), które składają się z wodoru, tlenu i trzeciego elementu, który często jest niemetalem.

.