Przeczytaj
Jakie kwasy należą do kwasów fluorowcowodorowych?
Kwasy fluorowcowodorowe to wodne roztwory fluorowcowodorów, czyli , , oraz .
Tworzą więc kwasy zapisywane jako , , oraz , czyli roztwory wodne, w których cząsteczki fluorowcowodorów ulegają częściowej lub całkowitej dysocjacji na jony.
Dysocjacja jonowa kwasów flourowcowodorowych
Równanie reakcji | Wartości stałych dysocjacji podane dla |
W wyniku dysocjacji jonowej powstają aniony fluorowca, czyli odpowiednio aniony: fluorkowe, chlorkowe, bromkowe oraz jodkowe, a także kationy oksoniowe (hydroniowe), odpowiedzialne za kwasowy odczyn kwasów. Każdy proces dysocjacji kwasów opisany jest stałą dysocjacji .
Stała dysocjacji to stosunek iloczynu stężeń jonów do stężenia cząsteczek niezdysocjowanych. Przykładowo, dla wyrażenie na stałą dysocjacji to:
Przeanalizuj wartości pozostałych stałych dysocjacji kwasów fluorowcowodorowych. Określ, która z podanych w tabeli wartości jest największa, a która najmniejsza. O czym to świadczy? Jaką jeszcze różnicę w zapisie równań dysocjacji jonowej zauważasz?
Im większa jest wartość stałej dysocjacji, tym więcej jonów znajduje się w roztworze. Im więcej jonów (biorąc oczywiście pod uwagę roztwory wodne o tym samym stężeniu wyjściowym kwasu fluorowcowodorowego), tym kwas jest silniejszy. A co za tym idzie – im większa wartość stałej dysocjacji, tym kwas jest mocniejszy. Co więcej, stała dysocjacji zależy jedynie od temperatury, a nie od stężeń reagentów, ponieważ ich stosunek jest stały.
Który kwas fluorowcowodorowy jest najsłabszy i dlaczego?
Na podstawie wartości stałych dysocjacji można więc uszeregować kwasy fluorowcowodorowe wg mocy, tak jak to przedstawiono poniżej.
Oznacza to, że kwas fluorowodorowy jest słabym kwasem (najsłabszym z kwasów fluorowcowodorowych), a kwas jodowodorowy mocnym kwasem (najmocniejszym spośród kwasów fluorowcowodorowych). W równaniu dysocjacji kwasu zapisuje się strzałki w obie strony, ponieważ tylko kwas fluorowodorowy jest słabym kwasem o wartości stałej dysocjacji mniejszej od . To także informacja o tym, że w roztworze znajdują się również niezdysocjowane cząsteczki . Natomiast pozostałe kwasy (, oraz ) są mocnymi kwasami i dysocjują praktycznie w , dlatego strzałkę zapisuje się tylko w jedną stronę, a liczba cząsteczek niezdysocjowanych jest bardzo mała – praktycznie zaniedbywalna.
Wartości stałych dysocjacji nie wyjaśniają jednak przyczyny różnicy w mocy tych kwasów, która tkwi w dwóch aspektach budowy atomowej:
elektroujemnościelektroujemności fluorowca;
promienia atomowegopromienia atomowego fluorowca.
Który z fluorowców charakteryzuje się największą elektroujemnością, a który najmniejszą?
Fluor to pierwiastek, który jest bardzo elektroujemny. Dlatego silnie przyciąga atom wodoru, tworząc mocne wiązanie kowalencyjne spolaryzowane. Z tej przyczyny nie ulega dysocjacji w dużym stopniu i tworzy słaby kwassłaby kwas.
Jod to pierwiastek o dużo mniejszej elektroujemności, co po części wiąże się z posiadaniem przez ten pierwiastek aż pięciu powłok elektronowych. Właśnie dlatego pomiędzy atomem jodu a atomem wodoru nie ma tak dużego przyciągania i chętniej dysocjuje od . Dzięki temu w roztworze jest duże stężenie jonów , a kwas jest kwasem mocnymkwasem mocnym.
Atom którego fluorowca ma największy promień atomowy?
Moc kwasu beztlenowego wzrasta wraz ze wzrostem promienia atomowego fluorowca.
Dużo większy promień atomowy jodu od promienia fluoru sprawia, że wiązanie w cząsteczce jest dłuższe, a zatem również słabsze od krótkiego i silnego wiązania w cząsteczce . Silniejsze wiązanie znacząco utrudnia dysocjację, stąd kwas fluorowodorowy dysocjuje tylko w niewielkim stopniu.
Słownik
kwas, który ulega praktycznie całkowitej dysocjacji, na przykład , ,
kwas, który ulega dysocjacji w niewielkim stopniu, na przykład , , ,
miara zdolności atomów do przyciągania elektronów; im większa jest wartość elektroujemności, tym większa zdolność atomów do przyciągania elektronów
wartość określająca wielkość atomu; zwykle przyjmuje się, że jest on równy połowie długości pojedynczego wiązania kowalencyjnego (atomowego) między atomami tego samego pierwiastka w cząsteczce (np. za promień atomu fluoru przyjmuje się połowę długości wiązania w dwuatomowej cząsteczce fluoru)
Bibliografia
Encyklopedia PWN
Bielański A., Podstawy chemii nieorganicznej, t. 2, Warszawa 2020.