Caractéristiques et exemples

Les acides Ce sont des composés avec des tendances élevées de don de protons ou d'accepter quelques électrons. Il existe de nombreuses définitions (Bronsted, Arrhenius, Lewis) qui caractérisent les propriétés des acides, et chacun d'eux complète pour construire une image globale de ce type de composé.

Du point de vue précédent, toutes les substances connues peuvent être acides, cependant, seuls ceux qui se démarquent bien au-dessus des autres sont considérés comme tels. En d'autres termes: si une substance est un donneur extrêmement faible de protons, par rapport à l'eau, par exemple, on peut dire que ce n'est pas un acide.

L'acide acétique, un acide faible, donne un proton (ion hydrogène, mis en évidence en vert) à l'eau dans une réaction d'équilibre pour donner l'ion acétate et l'ion hydronium. Rouge: oxygène. Carbone noir. Blanc: hydrogène.

Ainsi, qui sont exactement des acides et leurs sources naturelles? Un exemple typique d'entre eux peut être trouvé à l'intérieur de nombreux fruits: comme les agrumes. Les limonades ont leur saveur caractéristique due à l'acide citrique et à d'autres composants.

La langue peut détecter la présence d'acides, comme le fait d'autres saveurs. Selon le niveau d'acidité de ces composés, le goût devient plus intolérable. De cette façon, le langage fonctionne comme un mètre organoleptique de la concentration des acides, en particulier la concentration d'ion hydronium (h₃SOIT⁺).

D'un autre côté, les acides se trouvent non seulement dans la nourriture, mais aussi dans les organismes vivants. De même, les sols ont des substances qui peuvent les caractériser en acides; C'est le cas de l'aluminium et d'autres cations métalliques.

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Caractéristiques acides

Quelles caractéristiques un composé devrait-il, selon les définitions existantes, être considérée comme acide?

Doit être capable de générer des ions h⁺ et oh^- Lors de la dissolution dans l'eau (Arrhenius), vous devez donner très facilement des protons à d'autres espèces (brnsted) ou enfin, il doit être capable d'accepter quelques électrons, chargeant négativement (Lewis).

Cependant, ces caractéristiques sont étroitement liées à la structure chimique. Ainsi, en apprenant à l'analyser, vous pouvez déduire sa force d'acidité ou quelques composés qui des deux sont les plus acides.

- Propriétés physiques

Les acides ont une saveur, qui vaut la redondance, l'acide et son odeur brûle fréquemment les narines.  Ils sont liquides avec une texture collante ou huileuse et ont la capacité de changer la couleur du papier germe et de l'orange de méthyle au rouge (propriétés des acides et bases, S.F.).

- Capacité à générer des protons

En 1923, le chimiste danois Johannes Nicolaus Brønsted et le chimiste anglais Thomas Martin Lowry, ont présenté la théorie de Brønsted et Lowry affirmant que tout composé qui peut transférer un proton à tout autre composé est un acide (Encyclopædia Britannica, 1998). Par exemple dans le cas de l'acide chlorhydrique:

HCl → H⁺ + CL^-

La théorie de Brønsted et Lowry n'a pas expliqué le comportement acide de certaines substances. En 1923, le chimiste américain Gilbert N. Lewis présente sa théorie, dans laquelle un acide est considéré comme tout composé qui, dans une réaction chimique, est capable de rejoindre quelques électrons non partagés dans une autre molécule (Encyclopædia Britannica, 1998).

De cette façon, des ions comme Cu²⁺, foi²⁺ et la foi³⁺ Ils ont la capacité de rejoindre des paires d'électrons libres, par exemple d'eau pour produire des protons de la manière:

Peut vous servir: Chrome (CR)

 Cu²⁺ + 2h₂O → Cu (OH)₂ + 2h⁺

- Ils ont de pauvres hydrogènes en densité électronique

Pour la molécule de méthane, CHO₄, Aucun de ses hydrogènes n'a une carence électronique. En effet. Mais, si l'un des atomes H pour un de fluorure était remplacé, alors il y aurait un changement remarquable au moment dipolaire: h₂FC-H.

H Découvrez un déplacement de votre nuage électronique à l'atome adjacent lié à F, qui est le même, Δ + augmente. Encore une fois, si un autre H est remplacé par un autre F, alors la molécule serait: HF₂C-H.

Maintenant, Δ + est encore plus grand, car il y a deux atomes de F hautement électronégatifs, qui soustracent la densité électronique à C, et ce dernier, par conséquent, à la H. Si le processus de remplacement continuait serait enfin obtenu: F₃C-H.

Dans cette dernière molécule H Il présente, à la suite des trois atomes des voisins, une carence électronique marquée. Ce Δ + ne passe pas inaperçu par aucune espèce assez riche en électrons pour dépouiller cela H Et, de cette façon, f₃CH est chargé négativement:

F₃C-H + : N^- (espèces négatives) => f₃C:^- + HN

L'équation chimique précédente peut également être considérée de cette manière: f₃Ch fait un proton (h⁺, il H une fois détaché de la molécule) à: n; ou, f₃Ch gagne quelques électrons de H Quand le dernier de: n est donné à ce dernier^-.

- Force ou acidité constante

Combien f₃C:^- est présent dans la solution? Ou combien de molécules M₃Ch peut donner de l'hydrogène acide à n? Pour répondre à ces questions, il est nécessaire de déterminer la concentration de F₃C:^- ou de HN et, grâce à une équation mathématique, établissez une valeur numérique appelée constante d'acidité, ka.

Plus les molécules F₃C:^- ou hn se produisent, plus d'acide sera f₃Ch et plus grand son ka. De cette façon, KA aide à clarifier, quantitativement, quels composés sont plus d'acides que les autres; Et, aussi, jetez ceux dont le KA est d'un petit ordre extrême.

Certains ka peuvent avoir des valeurs d'environ 10^-1 et 10^-5, Et d'autres, des millions de valeurs millionsment plus petites comme 10^-quinze et 10^-35. On peut dire alors que les derniers, ayant ces constantes d'acidité, sont des acides extrêmement faibles et peuvent être rejetés comme tels.

Donc, laquelle des molécules suivantes fait le plus grand ka: ch₄, Ch₃F, ch₂F₂ ou chf₃? La réponse réside dans le manque de densité électronique, Δ +, dans leurs hydrogènes.

Des mesures

Mais quels sont les critères pour normaliser les mesures KA? Sa valeur peut varier considérablement en fonction de l'espèce que le H recevra⁺. Par exemple, si: n est une base forte, KA sera génial; Mais si, au contraire, c'est une base très faible, KA sera petite.

Les mesures KA sont effectuées en utilisant la plus courante et la plus faible de toutes les bases (et acides): eau. En fonction du degré de don de h⁺ Aux molécules H₂Ou, à 25 ° C et à une pression d'atmosphère, les conditions standard pour déterminer les constantes d'acidité pour tous les composés sont établies.

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De là, un répertoire de constantes d'acidité pour de nombreux composés, à la fois inorganiques et organiques.

- Il a des bases conjuguées très stables

Les acides ont dans leurs structures chimiques très électronégatives ou unités (anneaux aromatiques) qui attirent les densités électroniques des hydrogènes environnants, provoquant ainsi partiellement positif et réactif à une base avant une base.

Une fois qu'ils ont fait don des protons, l'acide devient une base conjuguée; c'est-à-dire une espèce négative capable d'accepter h⁺ ou faire un don de quelques électrons. Dans l'exemple de la molécule CF₃H Votre base conjuguée est cf₃^-:

Cf₃^- + HN CHF₃ + : N^-

Oui CF₃^- C'est une base conjuguée très stable, l'équilibre sera déplacé plus à gauche que pour la droite. De plus, plus il est stable, plus.

Comment savoir à quel point ils sont stables? Tout dépend de la façon dont ils traitent de la nouvelle charge négative. S'ils peuvent détacher ou répartir efficacement la densité électronique croissante, il ne sera pas disponible pour être utilisé dans la formation de la liaison avec le H de la base.

- Ils peuvent avoir des charges positives

Tous les acides n'ont pas d'hydrogènes avec une carence électronique, mais peuvent également avoir d'autres atomes capables d'accepter des électrons, avec ou sans charge positive.

Comment est-ce? Par exemple, en trifluoride Boro, BF₃, L'atome de B n'a pas d'octet à Valencia, donc il peut former un lien avec n'importe quel atome qui lui donne quelques électrons. Si un anion f^- À sa proximité se produit la réaction chimique suivante:

Petit ami₃ + F^- => Bf₄^-

D'un autre côté, des cations métalliques libres, comme Al³⁺, Zn²⁺, N / A⁺, etc., Ils sont considérés comme des acides, car leur environnement peut accepter des liaisons datives (coordination) d'électrons riches. Ils réagissent également avec les ions OH^- Pour précipiter sous forme d'hydroxydes métalliques:

Zn²⁺(AC) + 2OH^-(AC) => Zn (OH)₂(S)

Tous ces éléments sont appelés acides Lewis, tandis que ceux qui donnent des protons sont des acides brrons.

- Leurs solutions ont des valeurs de pH inférieures à 7

Figure: échelle de pH.

Plus précisément, un acide lors de la dissolution dans un solvant (qui ne le neutralise pas sensiblement), génère des solutions avec un pH inférieur à 3, bien que moins de 7 acides très faibles soient considérés.

Cela peut être vérifié en utilisant un indicateur acide-base, comme la phénolphtalale, l'indicateur universel ou le jus de la Colorad. Les composés qui visitent ceux indiqués pour un pH bas, sont acides. C'est l'un des tests les plus simples pour déterminer leur présence.

Il en va de même.

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Et enfin, tous les acides ont des saveurs agrides, tant qu'elles ne sont pas si concentrées pour brûler irréversiblement les tissus de la langue.

- Capacité à neutraliser les bases

Arrhenius, dans sa théorie, propose que les acides, pour pouvoir générer des protons, réagissent avec les hydroxils des bases pour former du sel et de l'eau sur le chemin:

HCl + NaOH → NaCl + H₂SOIT.

Cette réaction est appelée neutralisation et est la base de la technique analytique appelée titration (Bruce Mahan, 1990).

Acides forts et acides faibles

Les acides sont classés en acides forts et acides faibles. La force d'un acide est associée à sa constante d'équilibre, donc dans le cas des acides, ces constantes sont nommées.

Ainsi, les acides forts ont une grande constante d'acidité, donc ils ont tendance à se dissocier complètement. Des exemples de ces acides sont l'acide sulfurique, l'acide chlorhydrique et l'acide nitrique, dont les constantes d'acidité sont si grandes qu'elle ne peut pas être mesurée dans l'eau.

D'un autre côté, un acide faible est celui dont la constante de dissociation est faible, il est donc en équilibre chimique. Des exemples de ces acides sont l'acide acétique et l'acide lactique et l'acide nitreux dont les constantes d'acidité sont de l'ordre de 10^-4. La figure 1 montre les différentes constantes d'acidité pour différents acides.

Figure 1: Constantes de dissociation acide.

Exemples d'acides

Halogénures d'hydrogène

Tous les halogénures d'hydrogène sont des composés acides, surtout lorsqu'ils se dissolvent dans l'eau:

-HF (acide fluorhorique).

-HCL (acide chlorhydrique).

-HBR (acide bromhydrique).

-Salut (acide yodium).

Oxoacides

Les oxoacides sont les formes protonées d'oxoanions:

HNO₃ (acide nitrique).

H₂Swin₄ (acide sulfurique).

H₃Pote₄ (acide phosphorique).

Hclo₄ (acide perchlorique).

Super acides

Les super acides sont le mélange d'un acide brnsted et d'un acide de Lewis fort. Une fois mélangés, ils forment des structures complexes où, selon certaines études, h⁺ "Brinca" en eux.

Son pouvoir corrosif est tel qu'il y a des milliards de fois plus forts que H₂Swin₄ concentré. Ils sont utilisés pour casser de grandes molécules présentes dans le pétrole brut, dans des molécules plus petites et ramifiées et avec une grande valeur économique ajoutée.

-Petit ami₃/ Hf

-SBF₅/ Hf

-SBF₅/ HSO₃F

-Cf₃Swin₃H

Acides organiques

Les acides organiques sont caractérisés par un ou plusieurs groupes carboxyliques (COOH), et parmi eux sont:

-Acide citrique (présent dans de nombreux fruits)

-Acide malique (pommes vertes)

-Acide acétique (vinaigre commercial)

-Acide butyrique (de beurre rance)

-Acide tartrique (des vins)

-Et la famille des acides gras.

Les références

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