Ominaisuudet hapot ja esimerkit

happo ne ovat yhdisteitä, joilla on korkeat taipumukset luovuttaa protoneja tai hyväksyä elektronipari. Happojen ominaisuuksia kuvaavia määritelmiä on monia (Bronsted, Arrhenius, Lewis), ja jokainen niistä on täydennetty muodostamaan globaali kuva tämäntyyppisistä yhdisteistä..

Edellisestä näkökulmasta kaikki tunnetut aineet voivat olla happamia, mutta vain niitä, jotka erottuvat selvästi muiden yläpuolella, pidetään sellaisina. Toisin sanoen: jos aine on äärimmäisen heikko protonien luovuttaja verrattuna veteen, voidaan sanoa, että se ei ole happo.

Jos on, mitä tarkalleen ottaen ovat hapot ja niiden luonnolliset lähteet? Tyypillinen esimerkki niistä löytyy monista hedelmistä: sitrushedelmistä. Sitruunahapon ja muiden komponenttien ansiosta limonadit ovat ominaisia.

Kieli voi havaita happojen läsnäolon, aivan kuten muiden makujen kanssa. Mainittujen yhdisteiden happamuuden tasosta riippuen maku muuttuu sietämättömäksi. Tällä tavoin kieli toimii happojen pitoisuuden organoleptisena mittana, erityisesti hydroniumionikonsentraationa (H₃O⁺).

Toisaalta happoja ei löydy ainoastaan ​​elintarvikkeista, vaan myös elävistä organismeista. Samoin maaperät sisältävät aineita, jotka voivat karakterisoida niitä happoina; tällainen koskee alumiinia ja muita metallikationeja.

indeksi

• 1 Happojen ominaisuudet
  • 1.1 Heillä on heikkoja vetyä elektronitiheydessä
  • 1.2 Vahvuus tai happamuusvakio
  • 1.3 Siinä on erittäin stabiili konjugaattipohja
  • 1.4 Niillä voi olla positiivisia maksuja
  • 1.5 Ratkaisujen pH-arvot ovat alle 7
• 2 Esimerkkejä hapoista
  • 2.1 Vetyhalogenidit
  • 2.2 Oksohapot
  • 2.3 Superhapot
  • 2.4 Orgaaniset hapot
• 3 Viitteet

Happojen ominaisuudet

Mitä ominaisuuksia yhdisteellä on oltava olemassa olevien määritelmien mukaan happona?

On kyettävä tuottamaan H-ioneja⁺ ja OH^- kun se liuotetaan veteen (Arrhenius), sen on luovutettava protoneja muille lajeille hyvin helposti (Bronsted) tai lopulta sen on kyettävä hyväksymään elektronipari, joka on negatiivisesti varautunut (Lewis).

Nämä ominaisuudet liittyvät kuitenkin läheisesti kemialliseen rakenteeseen. Joten oppiminen analysoida se voi saada päätökseen sen vahvuuden happamuuden tai pari yhdistettä, joista kahdesta on happoa.

Heillä on huono vetyä elektronitiheydessä

Metaanimolekyylille CH₄, mikään sen vedystä ei aiheuta elektronista puutetta. Tämä johtuu siitä, että hiili- ja vetyelektronisoituvuuden ero on hyvin pieni. Mutta jos jokin H-atomista korvattiin yhdellä fluorista, dipolimomentissa olisi huomattava muutos: H₂FC-H.

H hän kokee elektronisen pilvensiirtymän kohti viereistä atomia, joka on kytketty F: hen, joka on yhtä suuri kuin δ +. Jälleen, jos toinen H korvataan toisella F: llä, niin molekyyli pysyisi seuraavana: HF₂C-H.

Nyt δ + on vieläkin suurempi, koska ne ovat kaksi F: n atomia, jotka ovat erittäin elektronegatiivisia, jotka vähentävät elektronin tiheyden C: stä, ja jälkimmäinen siten, H. Jos korvausprosessi jatkui, se lopulta saatiin: F₃C-H.

Tässä viimeisessä molekyylissä H se esittelee viereisen F: n kolmen atomin seurauksena merkittävän elektronisen puutteen. Tämä δ + ei mene huomaamattomasti mihin tahansa rikkaaseen lajiin, joka on elektroneissa tämän nauhan nauhoittamiseksi H ja tällä tavalla F₃CH latautuu negatiivisesti:

F₃C-H + : N^- (negatiiviset lajit) => F₃C:^- + HN

Edellä kuvattu kemiallinen yhtälö voidaan myös ottaa huomioon tällä tavalla: F₃CH luovuttaa protonin (H⁺, H kerran irrotettu molekyylistä) a: N; tai F₃CH saa parin elektroneja H lahjoittaa jälkimmäiselle pari: N^-.

Vahvuus tai happamuusvakio

Kuinka paljon F₃C:^- on läsnä purkamisessa? Tai kuinka monta F-molekyyliä₃CH voi lahjoittaa vetyä vetyä N: lle? Näihin kysymyksiin vastaamiseksi on tarpeen määrittää F: n pitoisuus₃C:^- tai HN ja käyttämällä matemaattista yhtälöä muodostetaan numeerinen arvo, jota kutsutaan happamuusvakiona Ka.

Vaikka enemmän F-molekyylejä₃C:^- tai HN esiintyy, enemmän happoa on F₃CH ja isompi Ka. Näin Ka auttaa selkeyttämään kvantitatiivisesti, mitkä yhdisteet ovat happamampia kuin muut; ja samoin hylätään happoina, joiden Ka on erittäin pieni järjestys.

Joillakin Ka voi olla arvoja, jotka ovat noin 10^-1 ja 10^-5, ja muut, miljoonasosa pienempiä arvoja, kuten 10^-15 ja 10^-35. Sitten voidaan sanoa, että jälkimmäinen, jolla on mainitut happo- vakiot, ovat erittäin heikkoja happoja ja ne voidaan hylätä sellaisenaan..

Joten mikä seuraavista molekyyleistä on korkein Ka: CH₄, CH₃F, CH₂F₂ tai CHF₃? Vastaus on elektronisen tiheyden puuttuminen, δ +, samoissa hydrogeeneissä.

mitat

Mutta mitkä ovat Ka-mittausten standardoinnin kriteerit? Sen arvo voi vaihdella suuresti riippuen siitä, minkä lajin H⁺. Esimerkiksi, jos: N on vahva emäs, Ka on suuri; mutta jos se on päinvastoin hyvin heikko, Ka on pieni.

Ka-mittaukset tehdään käyttäen yleisimpiä ja heikoimpia kaikista emäksistä (ja hapoista): vettä. H: n luovutusasteesta riippuen⁺ H-molekyyleihin₂Tai 25 ° C: ssa ja yhden ilmakehän paineessa muodostetaan vakio-olosuhteet kaikkien yhdisteiden happovakioiden määrittämiseksi.

Tästä syntyy monien yhdisteiden, sekä epäorgaanisten että orgaanisten, happamuusvakioiden taulukoiden repertuaari.

Siinä on hyvin stabiilit konjugaattipohjat

Hapot ovat kemiallisissa rakenteissaan hyvin elektronegatiivisia atomeja tai yksiköitä (aromaattisia renkaita), jotka houkuttelevat ympäröivien vetyjen elektronisia tiheyksiä ja aiheuttavat niiden osuuden positiivisen ja reaktiivisen ennen emästä.

Kun protonit luovutetaan, happo muunnetaan konjugaatti- emäksi; eli negatiivisia lajeja, jotka kykenevät hyväksymään H: n⁺ tai lahjoita pari elektronia. CF-molekyylin esimerkissä₃H sen konjugaattipohja on CF₃^-:

CF₃^- + HN <=> CHF₃ + : N^-

Jos CF₃^- se on hyvin vakaa konjugaattipohja, tasapaino siirtyy enemmän vasemmalle kuin oikealle. Myös mitä stabiilimpi happo on, sitä reaktiivisempi ja hapan happo on.

Miten tietää, kuinka vakaa ne ovat? Kaikki riippuu siitä, miten käsittelet uutta negatiivista maksua. Jos ne voivat siirtää sen tai levittää kasvavaa sähköistä tiheyttä tehokkaasti, se ei ole käytettävissä käytettäväksi linkin muodostamisessa alustan H kanssa.

Niillä voi olla positiivisia maksuja

Kaikissa hapoissa ei ole elektronisia puutteita sisältäviä vetyjä, mutta niillä voi olla myös muita atomeja, jotka kykenevät vastaanottamaan elektroneja positiivisella varauksella tai ilman sitä..

Miten tämä on? Esimerkiksi booritrifluoridissa BF₃, B: n atomilla ei ole valenssin oktetia, joten se voi muodostaa sidoksen millä tahansa atomilla, joka tuottaa elektronien parin. Jos anioni F^- Sen läheisyydessä tapahtuu seuraava kemiallinen reaktio:

BF₃ + F^- => BF₄^-

Toisaalta vapaat metallikationit, kuten Al³⁺, zn²⁺, na⁺, jne., pidetään happoina, koska niiden ympäristöstä he voivat hyväksyä elektronisia rikkaita lajeja sisältäviä datiivisia (koordinointi) linkkejä. Samoin ne reagoivat OH-ionien kanssa^- saostua metallihydroksideina:

zn²⁺(ac) + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(S)

Kaikki nämä tunnetaan Lewisin happoina, kun taas protoneja luovuttavat ovat Bronsted-happoja.

Ratkaisujen pH-arvot ovat alle 7

Tarkemmin sanottuna happo, joka liukenee mihin tahansa liuottimeen (joka ei neutraloi sitä merkittävästi), tuottaa liuoksia, joiden pH on alle 3, vaikka alle 7: tä pidetään erittäin heikkoina happoina.

Tämä voidaan varmistaa käyttämällä happo-emäsindikaattoria, kuten fenolftaleiinia, yleistä indikaattoria tai purppura kaali- mehua. Niitä yhdisteitä, jotka muuttavat värit alhaiselle pH: lle ilmoitetuiksi, käsitellään happoilla. Tämä on yksi yksinkertaisimmista testeistä sen olemassaolon määrittämiseksi.

Sama voidaan tehdä esimerkiksi eri maapallonäytteistä eri puolilta maailmaa, jolloin niiden pH-arvot määritetään yhdessä muiden muuttujien kanssa..

Ja lopuksi, kaikilla hapoilla on hapan maku, kunhan ne eivät ole niin keskittyneet, että ne palaisivat peruuttamattomasti kielen kudoksia.

Esimerkkejä hapoista

Vetyhalogenidit

Kaikki vetyhalogenidit ovat happamia yhdisteitä, erityisesti kun ne liuotetaan veteen:

-HF (fluorivetyhappo).

-HCI (kloorivetyhappo).

-HBr (bromivetyhappo).

-HI (yodihappo).

oxoacids

Oksohapot ovat oksoanien protonoituneita muotoja:

HNO₃ (typpihappo).

H₂SW₄ (rikkihappo).

H₃PO₄ (fosforihappo).

HClO₄ (perklorihappo).

Superhapot

Superhapot ovat Bronsted-hapon ja vahvan Lewis-hapon seos. Kun ne on sekoitettu, ne muodostavat monimutkaisia ​​rakenteita, joissa tiettyjen tutkimusten mukaan H⁺ "Jump" niiden sisällä.

Sen syövyttävä voima on sellainen, että ne ovat miljardeja kertoja vahvempia kuin H₂SW₄ keskittynyt. Niitä käytetään murskaamaan suuria molekyylejä, jotka ovat läsnä raaka-aineessa, pienemmissä, haarautuneissa molekyyleissä ja joilla on suuri taloudellinen lisäarvo.

-BF₃/ HF

-SbF₅/ HF

-SbF₅/ HSO₃F

-CF₃SW₃H

Orgaaniset hapot

Orgaaniset hapot ovat tunnettuja yhdellä tai useammalla karboksyyliryhmällä (COOH), ja niiden joukossa ovat:

-Sitruunahappo (läsnä monissa hedelmissä)

-Omenahappo (vihreistä omenoista)

-Etikkahappo (kaupallisesta etikasta)

-Voihappo (rasvattomasta voista)

-Viinihappo (viineistä)

-Ja rasvahappojen perhe.

viittaukset

1. Torrens H. Kovet ja pehmeät hapot ja emäkset. [PDF]. Otettu: depa.fquim.unam.mx
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3. toukokuuta 2018). 10 yleisen hapon nimet. Haettu osoitteesta thinkco.com
3. Chempages Netorials. Hapot ja emäkset: molekyylirakenne ja käyttäytyminen. Otettu: chem.wisc.edu
4. Deziel, Chris. (27. huhtikuuta 2018). Happojen ja emästen yleiset ominaisuudet. Sciencing. Haettu osoitteesta: sciencing.com
5. Pittsburgh Supercomputing Center (PSC). (25. lokakuuta 2000). Haettu osoitteesta psc.edu.