Lijst van veel voorkomende sterke en zwakke zuren
Zwakke en sterke zuren zijn sleutelbegrippen in de scheikunde. Sterke zuren vallen in water volledig uiteen in hun ionen, terwijl zwakke zuren onvolledig uit elkaar vallen. Er zijn maar een paar sterke zuren, maar veel zwakke zuren.
Zware zuren
Zware zuren ontleden in water volledig in hun ionen en produceren per molecuul een of meer protonen of waterstofkationen. Minerale of anorganische zuren zijn meestal sterke zuren. Er zijn slechts 7 veel voorkomende sterke zuren. Hier zijn hun namen en formules:
- HCl – zoutzuur
- HNO3 – salpeterzuur
- H2SO4 – zwavelzuur (let op: HSO4- is een zwak zuur)
- HBr – hydrobroomzuur
- HI – hydrojoodzuur
- HClO4 – perchloorzuur
- HClO3 – chloorzuur
Sterkke zure dissociatie
Een sterk zuur in water ioniseert volledig, dus als de dissociatiereactie als een chemische reactie wordt geschreven, wijst de reactiepijl naar rechts:
- HCl → H+(aq) + Cl-(aq)
- HNO3 → H+(aq) + NO3(aq)-
- H2SO4 → 2H+(aq) + SO42-(aq)
Zwakke zuren
Weliswaar zijn er maar enkele sterke zuren, maar er zijn veel zwakke zuren. Zwakke zuren scheiden onvolledig in water om een evenwichtstoestand te verkrijgen die het zwakke zuur en zijn ionen bevat. Zo wordt bijvoorbeeld fluorwaterstofzuur (HF) beschouwd als een zwak zuur omdat er in een waterige oplossing naast H+- en F-ionen nog wat HF overblijft. Hier is een gedeeltelijke lijst van veel voorkomende zwakke zuren, gerangschikt van sterkste naar zwakste:
- HO2C2O2H – oxaalzuur
- H2SO3 – zwavelzuur
- HSO4 – – waterstofsulfaation
- H3PO4 – fosforzuur
- HNO2 – salpeterzuur
- HF – waterstoffluoride zuur
- HCO2H – methaanzuur
- C6H5COOH – benzoëzuur
- CH3COOH – azijnzuur
- HCOOH – mierenzuur
Weakke zuren dissociëren
Zwakke zuren dissociëren onvolledig, en vormen een evenwichtstoestand met het zwakke zuur en zijn ionen. De reactiepijl wijst dus in beide richtingen. Een voorbeeld is de dissociatie van ethaanzuur, waarbij het hydronium-kation en het ethanoaat-anion worden gevormd:
CH3COOH + H2O ⇆ H3O+ + CH3COO-
Zuursterkte (sterke vs. zwakke zuren)
Zuursterkte is een maat voor hoe gemakkelijk het zuur een proton of waterstofkation verliest. Een mol sterk zuur HA valt in water uiteen in een mol H+ en een mol van de geconjugeerde base A- van het zuur. Daarentegen levert één mol zwak zuur minder dan één mol waterstofkation en één mol geconjugeerde base op, terwijl een deel van het oorspronkelijke zuur overblijft. De twee factoren die bepalen hoe gemakkelijk deprotonatie optreedt, zijn de grootte van het atoom en de polariteit van de H-A-binding.
In het algemeen kun je sterke en zwakke zuren identificeren op basis van de evenwichtsconstante Ka of pKa:
- Zwakke zuren hebben hoge Ka-waarden.
- Zware zuren hebben lage pKa-waarden.
- Zwakke zuren hebben kleine Ka-waarden.
- Zwakke zuren hebben grote pKa-waarden.
Geconcentreerd vs. Verdund
De termen sterk en zwak zijn niet hetzelfde als geconcentreerd en verdund. Een geconcentreerd zuur bevat zeer weinig water. Een verdund zuur bevat een groot percentage water. Een verdunde oplossing van zwavelzuur is nog steeds een sterk zure oplossing en kan een chemische brandwond veroorzaken. Aan de andere kant is 12 M azijnzuur een geconcentreerd zwak zuur (en nog steeds gevaarlijk). Als je azijnzuur voldoende verdunt, krijg je de concentratie die je in azijn vindt, en die veilig is om te drinken.
Sterk vs. Bijtend
De meeste zuren zijn zeer bijtend. Zij kunnen andere stoffen oxideren en chemische brandwonden veroorzaken. De sterkte van een zuur is echter geen voorspeller van zijn corrosiviteit! De carboraan superzuren zijn niet bijtend en kunnen veilig worden gehanteerd. Ondertussen is fluorwaterstofzuur (een zwak zuur) zo corrosief dat het door de huid gaat en botten aantast.
Types van zuren
De drie belangrijkste zuurclassificaties zijn Brønsted-Lowry zuren, Arrhenius zuren, en Lewis zuren:
- Brønsted-Lowry zuren: Brønsted-Lowry zuren staan protonen af. In waterige oplossing vormt de protonendonor het hydroniumkation (H3O+). De Brønsted-Lowry zuur-base theorie laat echter ook zuren in andere oplosmiddelen dan water toe.
- Arrhenius zuren: Arrhenius zuren zijn waterstofdonors. Arrhenius zuren dissociëren in water en doneren een waterstof kation (H+) om het hydronium kation (H3O+) te vormen. Deze zuren worden ook gekenmerkt door lakmoes rood te kleuren, een zure smaak te hebben, en te reageren met metalen en basen om zouten te vormen.
- Lewiszuren: Lewiszuren zijn elektronenpaar-acceptoren. Volgens deze definitie van een zuur, aanvaardt de species of onmiddellijk elektronenparen of anders schenkt het een waterstofkation of proton en aanvaardt dan een elektronenpaar. Technisch gezien moet een Lewiszuur een covalente binding vormen met een elektronenpaar. Volgens deze definitie zijn Lewiszuren vaak geen Arrheniuszuren of Brønsted-Lowryzuren. Bijvoorbeeld, HCl is geen Lewis acid.
Alle drie de zuurdefinities hebben hun plaats in het voorspellen van chemische reacties en het verklaren van gedrag. Gangbare zuren zijn Brønsted-Lowry of Arrhenius zuren. Lewiszuren (b.v. BF3) worden specifiek aangeduid als “Lewiszuren.”