Seznam běžných silných a slabých kyselin
Silné a slabé kyseliny jsou klíčové pojmy v chemii. Silné kyseliny ve vodě zcela disociují na své ionty, zatímco slabé kyseliny disociují neúplně. Existuje jen několik silných kyselin, ale mnoho slabých kyselin.
Silné kyseliny
Silné kyseliny zcela disociují ve vodě na své ionty a vytvářejí jeden z více protonů nebo vodíkových kationtů na molekulu. Minerální nebo anorganické kyseliny bývají silné kyseliny. Existuje pouze 7 běžných silných kyselin. Zde jsou jejich názvy a vzorce:
- HCl – kyselina chlorovodíková
- HNO3 – kyselina dusičná
- H2SO4 – kyselina sírová (Pozn: HSO4- je slabá kyselina)
- HBr – kyselina hydrobromová
- HI – kyselina jodová
- HClO4 – kyselina chlorová
- HClO3 – kyselina chlorová
Disociace silné kyseliny
Silná kyselina ve vodě zcela ionizuje, Takže když se disociační reakce zapíše jako chemická reakce, reakční šipka ukazuje doprava:
- HCl → H+(aq) + Cl-(aq)
- HNO3 → H+(aq) + NO3(aq)-
- H2SO4 → 2H+(aq) + SO42-(aq)
Slabé kyseliny
Zatímco silných kyselin je jen několik, slabých kyselin je mnoho. Slabé kyseliny neúplně disociují ve vodě za vzniku rovnovážného stavu, který obsahuje slabou kyselinu a její ionty. Jako příklad lze uvést kyselinu fluorovodíkovou (HF), která je považována za slabou kyselinu, protože ve vodném roztoku zůstává kromě iontů H+ a F- také část HF. Zde je částečný seznam běžných slabých kyselin, seřazený od nejsilnější po nejslabší:
- HO2C2O2H – kyselina šťavelová
- H2SO3 – kyselina sírová
- HSO4 – – síranovodíkový iont
- H3PO4 – kyselina fosforečná
- HNO2 – kyselina dusičná
- HF – kyselina fluorovodíková. kyselina
- HCO2H – kyselina methanová
- C6H5COOH – kyselina benzoová
- CH3COOH – kyselina octová
- HCOOH – kyselina mravenčí
Disociace slabých kyselin
Slabé kyseliny neúplně disociují, a vytvoří rovnovážný stav obsahující slabou kyselinu a její ionty. Reakční šipka tedy ukazuje oběma směry. Příkladem je disociace kyseliny ethanoové, při níž vzniká hydroniový kationt a ethanoátový aniont:
CH3COOH + H2O ⇆ H3O+ + CH3COO-
Síla kyseliny (silné vs. slabé kyseliny)
Síla kyseliny je mírou toho, jak snadno kyselina ztrácí proton nebo vodíkový kationt. Jeden mol silné kyseliny HA disociuje ve vodě za vzniku jednoho molu H+ a jednoho molu konjugované báze kyseliny A-. Naproti tomu z jednoho molu slabé kyseliny vzniká méně než po jednom molu vodíkového kationtu a konjugované zásady, přičemž část původní kyseliny zůstává. Dva faktory, které určují, jak snadno dojde k deprotonaci, jsou velikost atomu a polarita vazby H-A.
Obecně lze silné a slabé kyseliny určit na základě rovnovážné konstanty Ka nebo pKa:
- Silné kyseliny mají vysoké hodnoty Ka.
- Silné kyseliny mají nízké hodnoty pKa.
- Slabé kyseliny mají malé hodnoty Ka.
- Slabé kyseliny mají velké hodnoty pKa.
Koncentrované vs. zředěné
Pojmy silné a slabé nejsou totéž co koncentrované a zředěné. Koncentrovaná kyselina obsahuje velmi málo vody. Zředěná kyselina obsahuje velké procento vody. Zředěný roztok kyseliny sírové je stále roztokem silné kyseliny a může způsobit chemické popálení. Na druhou stranu 12 M kyselina octová je koncentrovaná slabá kyselina (a stále nebezpečná). Pokud kyselinu octovou dostatečně zředíte, získáte koncentraci, jaká se nachází v octu, který je bezpečný k pití.
Silné vs. žíravé
Většina kyselin je silně žíravá. Mohou oxidovat jiné látky a způsobovat chemické popáleniny. Síla kyseliny však není ukazatelem její žíravosti! Karboranové superkyseliny nejsou žíravé a lze s nimi bezpečně manipulovat. Zato kyselina fluorovodíková (slabá kyselina) je tak žíravá, že prochází kůží a napadá kosti.
Typy kyselin
Tři hlavní klasifikace kyselin jsou Brønsted-Lowryho kyseliny, Arrheniovy kyseliny a Lewisovy kyseliny:
- Brønsted-Lowryho kyseliny: Brønsted-Lowryho kyseliny darují protony. Ve vodném roztoku tvoří donor protonů hydroniový kationt (H3O+). Brønstedova-Lowryho teorie kyselin a zásad však připouští i kyseliny v jiných rozpouštědlech než ve vodě.
- Arrheniovy kyseliny: Arrheniovy kyseliny jsou donory vodíku. Arrheniovy kyseliny disociují ve vodě a darují vodíkový kationt (H+) za vzniku hydroniového kationtu (H3O+) . Tyto kyseliny se také vyznačují tím, že se barví lakmusově červeně, mají kyselou chuť a reagují s kovy a zásadami za vzniku solí.
- Lewisovy kyseliny: Lewisovy kyseliny jsou akceptory elektronových párů. Podle této definice kyseliny druh buď okamžitě přijímá elektronové páry, nebo daruje vodíkový kationt nebo proton a poté přijme elektronový pár. Z technického hlediska musí Lewisova kyselina vytvořit kovalentní vazbu s elektronovým párem. Podle této definice Lewisovy kyseliny často nejsou Arrheniovými kyselinami nebo Brønsted-Lowryho kyselinami. Například HCl není Lewisovou kyselinou.
Všechny tři definice kyselin mají své místo při předpovídání chemických reakcí a vysvětlování chování. Běžné kyseliny jsou Brønstedovy-Lowryho nebo Arrheniovy kyseliny. Lewisovy kyseliny (např. BF3) jsou specificky označovány jako „Lewisovy kyseliny“
.