A gyakori erős és gyenge savak listája
Az erős és gyenge savak kulcsfogalmak a kémiában. Az erős savak vízben teljesen disszociálnak ionjaikra, míg a gyenge savak hiányosan disszociálnak. Csak kevés erős sav létezik, de sok gyenge sav.
Elég erős savak
Az erős savak vízben teljesen ionjaikra disszociálnak, és molekulánként egy vagy több proton vagy hidrogén kation keletkezik. Az ásványi vagy szervetlen savak általában erős savak. Csak 7 gyakori erős sav létezik. Íme a nevük és képleteik:
- HCl – sósav
- HNO3 – salétromsav
- H2SO4 – kénsav (megjegyzés: HSO4- gyenge sav)
- HBr – hidrogén-bromsav
- HI – jódsav
- HClO4 – perklórsav
- HClO3 – klórsav
Egy erős sav disszociációja
Egy erős sav vízben teljesen ionizálódik, így amikor a disszociációs reakciót kémiai reakcióként írjuk fel, a reakciónyíl jobbra mutat:
- HCl → H+(aq) + Cl-(aq)
- HNO3 → H+(aq) + NO3(aq)-
- H2SO4 → 2H+(aq) + SO42-(aq)
Gyenge savak
Míg erős savakból csak kevés van, gyenge savakból sok. A gyenge savak vízben hiányosan disszociálnak, így egy olyan egyensúlyi állapot jön létre, amely a gyenge savat és annak ionjait tartalmazza. Például a fluorsavat (HF) gyenge savnak tekintik, mert a H+ és F- ionokon kívül némi HF is marad a vizes oldatban. Íme a leggyakoribb gyenge savak részleges listája, a legerősebbtől a leggyengébb felé haladva:
- HO2C2O2H – oxálsav
- H2SO3 – kénsav
- HSO4 – – hidrogén-szulfátion
- H3PO4 – foszforsav
- HNO2 – salétromos sav
- HF – fluorsav. sav
- HCO2H – metánsav
- C6H5COOH – benzoesav
- CH3COOH – ecetsav
- HCOOH – hangyasav
Savak gyenge disszociációja
A gyenge savak hiányosan disszociálnak, egyensúlyi állapotot képezve, amely tartalmazza a gyenge savat és annak ionjait. Tehát a reakciónyíl mindkét irányba mutat. Példa erre az etánsav disszociációja, amely során hidronium-kation és etanát-anion keletkezik:
CH3COOH + H2O ⇆ H3O+ + CH3COO-
Saverősség (erős vs. gyenge savak)
A saverősség azt méri, hogy a sav milyen könnyen veszít egy protont vagy hidrogénkationt. Egy mól erős sav HA egy mólja vízben disszociálva egy mól H+ és egy mól a sav konjugált bázisának A-ját adja. Ezzel szemben egy mól gyenge savból kevesebb, mint egy-egy mól hidrogén-kation és konjugált bázis keletkezik, miközben az eredeti sav egy része megmarad. A két tényező, amely meghatározza, hogy milyen könnyen megy végbe a deprotonálódás, az atom mérete és a H-A kötés polaritása.
Az erős és gyenge savakat általában a Ka vagy pKa egyensúlyi állandó alapján lehet azonosítani:
- Az erős savak magas Ka értékekkel rendelkeznek.
- Az erős savak pKa értéke alacsony.
- A gyenge savak Ka értéke kicsi.
- A gyenge savak pKa értéke nagy.
Koncentrált vs. híg
Az erős és a gyenge kifejezés nem azonos a koncentrált és a híg kifejezéssel. A tömény sav nagyon kevés vizet tartalmaz. Egy híg sav nagy százalékban tartalmaz vizet. A kénsav híg oldata még mindig erős savoldat, és kémiai égési sérülést okozhat. Másrészt a 12 M ecetsav egy koncentrált gyenge sav (és még mindig veszélyes). Ha eléggé hígítjuk az ecetsavat, akkor az ecetben található koncentrációt kapjuk, ami biztonságosan iható.
Elég erős vs. maró
A legtöbb sav erősen maró hatású. Más anyagokat oxidálhatnak és kémiai égési sérüléseket okozhatnak. Egy sav erőssége azonban nem jelzi előre annak maró hatását! A karborán szupersavak nem maró hatásúak, és biztonságosan kezelhetők. Eközben a fluorsav (gyenge sav) annyira maró hatású, hogy áthatol a bőrön és megtámadja a csontokat.
A savak fajtái
A három fő savosztályozás a Brønsted-Lowry-savak, az Arrhenius-savak és a Lewis-savak:
- Brønsted-Lowry-savak: A Brønsted-Lowry-savak protonokat adományoznak. Vizes oldatban a protondonor hidrónium-kationt (H3O+) képez. A Brønsted-Lowry-féle sav-bázis elmélet azonban a savakat a vízen kívül más oldószerekben is figyelembe veszi.
- Arrhenius-savak: Az Arrhenius-savak hidrogéndonorok. Az Arrhenius-savak vízben disszociálnak és hidrogénkationt (H+) adományoznak, hidrónium-kationt (H3O+) képezve. Ezekre a savakra az is jellemző, hogy lakmuszvörösre színeződnek, savanyú ízűek, és fémekkel és bázisokkal reakcióba lépve sókat képeznek.
- Lewis savak: A Lewis-savak elektronpár-akceptorok. A sav e definíciója szerint a faj vagy azonnal elektronpárokat vesz fel, vagy pedig hidrogénkationt vagy protont ad le, és utána vesz fel egy elektronpárt. Technikailag egy Lewis-savnak kovalens kötést kell képeznie egy elektronpárral. E definíció szerint a Lewis-savak gyakran nem Arrhenius-savak vagy Brønsted-Lowry-savak. Például a HCl nem Lewis-sav.
Mindhárom savdefiníciónak megvan a helye a kémiai reakciók előrejelzésében és a viselkedés magyarázatában. A gyakori savak a Brønsted-Lowry- vagy Arrhenius-savak. A Lewis-savakat (pl. BF3) kifejezetten “Lewis-savakként” azonosítják
.