ASITLER: ÖZELLIKLER VE ÖRNEKLER - KIMYA - 2025

Asitler proton yüksek eğilim verici ya da elektron çiftini kabul sahip bileşiklerdir. Asitlerin özelliklerini karakterize eden birçok tanım (Bronsted, Arrhenius, Lewis) vardır ve bunların her biri bu tür bileşiklerin küresel bir görüntüsünü oluşturmak için tamamlanmıştır.

Yukarıdaki perspektiften, bilinen tüm maddeler asidik olabilir, ancak yalnızca diğerlerinin çok üzerinde öne çıkanlar bu şekilde kabul edilir. Başka bir deyişle: eğer bir madde su ile karşılaştırıldığında son derece zayıf bir proton vericisiyse, örneğin asit olmadığı söylenebilir.

Zayıf bir asit olan asetik asit, asetat iyonunu ve hidronyum iyonunu vermek için bir denge reaksiyonunda suya bir proton (yeşille vurgulanan hidrojen iyonu) verir. Kırmızı: oksijen. Siyah karbon. Beyaz: hidrojen.

Bu durumda asitler ve doğal kaynakları tam olarak nedir? Bunların tipik bir örneği, turunçgiller gibi birçok meyvede bulunabilir. Limonataların sitrik asit ve diğer bileşenlerden dolayı kendine has bir tadı vardır.

Dil, diğer tatlarda olduğu gibi asitlerin varlığını da algılayabilir. Bu bileşiklerin asitlik seviyesine bağlı olarak tadı daha dayanılmaz hale gelir. Bu şekilde dil, asitlerin konsantrasyonu, özellikle hidronyum iyonu (H ₃ O ⁺ ) konsantrasyonu için organoleptik bir ölçüm cihazı olarak işlev görür .

Öte yandan asitler sadece gıdalarda değil, canlı organizmalarda da bulunur. Aynı şekilde, topraklar onları asidik olarak nitelendirebilecek maddeler sunar; alüminyum ve diğer metal katyonların durumu böyledir.

Asitlerin özellikleri

Mevcut tanımlara göre bir bileşiğin asidik olarak kabul edilebilmesi için hangi özelliklere sahip olması gerekir?

Suda çözünerek H ⁺ ve OH ^- iyonları üretebilmeli (Arrhenius), protonları diğer türlere çok kolay bağışlamalı (Bronsted) veya son olarak, negatif yüklü bir elektron çiftini kabul edebilmelidir (Lewis).

Ancak bu özellikler kimyasal yapı ile yakından ilgilidir. Bu nedenle, onu analiz etmeyi öğrenerek, asitliğin veya birkaç bileşiğin gücü, ikisinden hangisinin en asidik olduğu çıkarılabilir.

- Fiziki ozellikleri

Asitlerin fazlalığına değer bir tadı vardır, asittir ve kokuları genellikle burun deliklerini yakar. Yapışkan veya yağlı bir dokuya sahip sıvılardır ve turnusol kağıdının ve metil turuncunun rengini kırmızıya çevirme kabiliyetine sahiptirler (Properties of Acids and Bases, SF).

- Proton üretme yeteneği

1923'te Danimarkalı kimyager Johannes Nicolaus Brønsted ve İngiliz kimyager Thomas Martin Lowry, bir protonu başka herhangi bir bileşiğe aktarabilen herhangi bir bileşiğin asit olduğunu belirten Brønsted ve Lowry teorisini ortaya attılar (Encyclopædia Britannica, 1998). Örneğin hidroklorik asit durumunda:

HCl → H ⁺ + Cl ^-

Brønsted ve Lowry'nin teorisi, bazı maddelerin asidik davranışını açıklamadı. 1923'te Amerikalı kimyager Gilbert N. Lewis, bir asidin, kimyasal bir reaksiyonda, başka bir molekülde paylaşılmayan bir çift elektronu birleştirebilen herhangi bir bileşik olarak kabul edildiği teorisini ortaya attı (Encyclopædia Britannica, 1998). .

Bu şekilde, Cu ²⁺ , Fe ²⁺ ve Fe ³⁺ gibi iyonlar , örneğin sudan protonları aşağıdaki şekilde üretmek için serbest elektron çiftlerine bağlanma kabiliyetine sahiptir:

Cu ²⁺ + 2H ₂ O → Cu (OH) ₂ + 2H ⁺

- Elektron yoğunluğu zayıf hidrojenleri vardır

Metan molekülü CH _{4 için} , hidrojenlerinden hiçbiri elektronik olarak eksik değildir. Bunun nedeni, karbon ve hidrojen arasındaki elektronegatiflik farkının çok küçük olmasıdır. Eğer flor biri tarafından H atomlarından birinin yerine Ama eğer orada olurdu olmak H: dipol momenti farkedilir bir değişiklik ₂ FC- H .

H , elektron bulutunun F'ye bağlı bitişik atoma doğru yer değiştirmesini yaşar, bu aynıdır, δ + artar. Başka H başka F ile ikame edilir, yine, daha sonra molekül olur HF ₂ C- H .

Şimdi δ + daha da büyük, çünkü iki F atomu, C'yi ortadan kaldıran yüksek elektronegatif elektron yoğunluğu ve bu da sonuç olarak H'ye . F: değiştirme işlemi sonunda elde edilen devam ederse ₃ C- H .

Bu son molekülde H , üç komşu F atomunun bir sonucu olarak, belirgin bir elektronik eksiklik sunar. Bu δ +, elektron yönünden yeterince zengin türler için bu H'yi soyacak ve bu şekilde F ₃ CH negatif yüklü hale gelecek kadar farkedilmez :

F ₃ C– H +: N ^- (negatif türler) => F ₃ C: ^- + H N

Yukarıdaki kimyasal denklem şu şekilde de düşünülebilir: F ₃ CH bir protonu (H ⁺ , H molekülden ayrıldıktan sonra) aşağıdakilere bağışlar : N; ya da, K ₃ CH elektronların bir çift kazandığı H diğer çift ile ilgili ikinci bağışlanan: N ^- .

- Mukavemet veya asitlik sabiti

Çözümde ne kadar F ₃ C: ^- var? Ya da kaç tane F ₃ CH molekülü asidik hidrojeni N'ye bağışlayabilir? Bu soruları cevaplamak için, F ₃ C: ^- veya H N konsantrasyonunu belirlemek ve matematiksel bir denklem kullanarak asitlik sabiti Ka adı verilen sayısal bir değer oluşturmak gerekir.

F daha fazla molekül ₃ C: ^- veya HN üretilen daha asidik F ₃ , CH ve Ka büyük olacaktır. Bu şekilde Ka, kantitatif olarak hangi bileşiklerin diğerlerinden daha asidik olduğunu netleştirmeye yardımcı olur; ve aynı şekilde, Ka'sı son derece küçük olanları asit olarak atar.

Bazı Ka yaklaşık 10 olan değerlere sahip olabilir ^-1 ve 10 ^-5 10 gibi değerler milyonda küçük, ve diğerleri, ^-15 ve 10 ^-35 . Daha sonra adı geçen asitlik sabitlerine sahip olan ikincisinin son derece zayıf asitler olduğu ve bu şekilde atılabileceği söylenebilir.

Öyleyse, aşağıdaki moleküllerden hangisi en yüksek Ka'ya sahiptir: CH ₄ , CH ₃ F, CH ₂ F ₂ veya CHF ₃ ? Cevap, hidrojenlerinde elektron yoğunluğu, δ + eksikliğinde yatmaktadır.

Ölçümler

Ancak Ka ölçümlerini standartlaştırmanın kriterleri nelerdir? Değeri, hangi türün H ⁺ alacağına bağlı olarak büyük ölçüde değişebilir . Örneğin, eğer: N güçlü bir bazsa, Ka büyük olacaktır; ama tersine çok zayıf bir bazsa, Ka küçük olacaktır.

Ka ölçümleri, tüm bazların (ve asitlerin) en yaygın ve en zayıfı olan su kullanılarak yapılır. H ⁺ 'nın H ₂ O moleküllerine bağış derecesine bağlı olarak, 25ºC'de ve bir atmosfer basıncında, tüm bileşikler için asitlik sabitlerini belirlemek için standart koşullar belirlenir.

Buradan, hem inorganik hem de organik birçok bileşik için asitlik sabitleri tablolarının bir repertuvarı ortaya çıkar.

- Çok stabil eşlenik tabanlara sahiptir

Asitler, kimyasal yapılarında, çevreleyen hidrojenlerden elektron yoğunluklarını çeken, böylece kısmen pozitif ve bir baza reaktif olmalarına neden olan yüksek oranda elektronegatif atomlara veya birimlere (aromatik halkalar) sahiptir.

Protonlar bağışlandığında, asit eşlenik bir baza dönüşür; yani, H ^{+ '} yı kabul edebilen veya bir çift elektron bağışlayabilen negatif bir tür . CF örneğinde ₃ H molekülü olan konjuge baz CF; ₃ ^- :

CF ₃ ^- + HN <=> CHF ₃ +: N ^-

CF ₃ ^- çok kararlı bir eşlenik baz ise, denge sağa göre sola kayacaktır. Ayrıca, ne kadar kararlı olursa, asit o kadar reaktif ve asidik olacaktır.

Ne kadar kararlı olduklarını nasıl anlarsınız? Her şey, yeni negatif yük ile nasıl başa çıktıklarına bağlı. Yerinden ayrılabilirlerse veya artan elektron yoğunluğunu verimli bir şekilde dağıtabilirlerse, H tabanı ile bağlanmada kullanılamayacaktır.

- Pozitif suçlamaları olabilir

Tüm asitler elektron eksikliği olan hidrojene sahip değildir, ancak pozitif yüklü veya yüklü olmayan elektronları kabul edebilen başka atomlara da sahip olabilir.

Bu nasıl? Örneğin, bor triflorür, BF _3'te , B atomu bir değerlik sekizliğinden yoksundur, bu nedenle ona bir elektron çifti veren herhangi bir atomla bir bağ oluşturabilir. Çevresinde bir anyon F ^- yuvarlak meydana gelirse, aşağıdaki kimyasal reaksiyon meydana gelir:

BF ₃ + F ^- => BF ₄ ^-

Öte yandan, Al ³⁺ , Zn ²⁺ , Na ⁺ vb. Gibi serbest metal katyonlar, çevrelerinden elektronca zengin türlerin datif (koordinasyon) bağlarını kabul edebildikleri için asit olarak kabul edilir. Aynı şekilde, OH ile reaksiyona ^- iyonları , metal hidroksitleri çökelti:

Zn ²⁺ (aq) + 2OH ^- (aq) => Zn (OH) ₂ (s)

Bunların tümü Lewis asitleri olarak bilinirken, proton bağışlayanlar Bronsted asitleridir.

- Çözeltilerinin pH değerleri 7'den düşüktür

Şekil: pH ölçeği.

Daha spesifik olarak, herhangi bir çözücü içinde çözüldüğünde (önemli ölçüde nötralize etmeyen) bir asit, pH'ı 3'ten daha düşük olan çözeltiler üretir, ancak 7'nin altında çok zayıf asitler olarak kabul edilir.

Bu fenolftalein, evrensel indikatör veya mor lahana suyu gibi asit bazlı bir indikatör kullanılarak doğrulanabilir. Renkleri düşük pH için belirtilenlere çeviren bileşikler asit olarak işlem görür. Bu, varlığını belirlemek için en basit testlerden biridir.

Aynısı, örneğin dünyanın farklı yerlerinden farklı toprak örnekleri için yapılabilir, böylece diğer değişkenlerle birlikte onları karakterize etmek için pH değerleri belirlenir.

Ve son olarak, dil dokularını geri dönüşü olmayan bir şekilde yakacak kadar konsantre olmadıkları sürece tüm asitler ekşi tatlara sahiptir.

- Üsleri etkisiz hale getirme yeteneği

Arrhenius, teorisine göre, proton üretebilen asitlerin bazların hidroksili ile reaksiyona girerek tuz ve su oluşturmasını şu şekilde önermektedir:

HCl + NaOH → NaCl + H ₂ O.

Bu reaksiyona nötrleştirme adı verilir ve titrasyon adı verilen analitik tekniğin temelini oluşturur (Bruce Mahan, 1990).

Güçlü asitler ve zayıf asitler

Asitler, güçlü asitler ve zayıf asitler olarak sınıflandırılır. Bir asidin gücü, denge sabiti ile ilişkilidir, bu nedenle asitler söz konusu olduğunda bu sabitlere asit sabitleri Ka denir.

Bu nedenle, güçlü asitler büyük bir asit sabitine sahiptir, bu nedenle tamamen ayrışma eğilimindedirler. Bu asitlerin örnekleri, asit sabitleri suda ölçülemeyecek kadar büyük olan sülfürik asit, hidroklorik asit ve nitrik asittir.

Öte yandan zayıf asit, ayrışma sabiti düşük olduğundan kimyasal dengede olan bir asittir. Bu asitlerin örnekleri, asitlik sabitleri ^10-4 mertebesinde olan asetik asit ve laktik asit ve nitröz asittir . Şekil 1, farklı asitler için farklı asitlik sabitlerini göstermektedir.

Şekil 1: asit ayrışma sabitleri.

Asit örnekleri

Hidrojen halojenürler

Tüm hidrojen halojenürler, özellikle suda çözüldüklerinde asidik bileşiklerdir:

-HF (hidroflorik asit).

-HCl (hidroklorik asit).

-HBr (hidrobromik asit).

-HI (iyodik asit).

Oksijenli

Okso asitler, oksoanyonların protonlanmış formlarıdır:

HNO ₃ (nitrik asit).

H ₂ SO ₄ (sülfürik asit).

H ₃ PO ₄ (fosforik asit).

HClO ₄ (perklorik asit).

Süper asitler

Süper asitler, güçlü bir Bronsted asidi ile güçlü bir Lewis asidinin karışımıdır. Karıştırıldıktan sonra, belirli çalışmalara göre H ⁺ 'nın içlerinde sıçradığı karmaşık yapılar oluştururlar .

Bunların aşındırıcı güç bunlar kez daha güçlü milyarlarca şekildedir konsantre H ₂ SO ₄ . Ham petrolde bulunan büyük molekülleri daha küçük, dallı moleküller halinde ve büyük katma ekonomik değerle parçalamak için kullanılırlar.

-BF ₃ / HF

-SbF ₅ / HF

-SbF ₅ / HSO ₃ F

-CF ₃ SO ₃ H

Organik asitler

Organik asitler, bir veya daha fazla karboksilik gruba (COOH) sahip olmaları ile karakterize edilir ve bunlar arasında şunlar bulunur:

-Sitrik asit (birçok meyvede bulunur)

Malik asit (yeşil elmalardan)

Asetik asit (ticari sirkeden)

-Bütirik asit (küflü tereyağından)

-Tartarik asit (şaraplardan)

-Ve yağ asitleri ailesi.

Referanslar

1. Torrens H. Sert ve Yumuşak Asitler ve Bazlar. . Alındığı: depa.fquim.unam.mx
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 Mayıs 2018). 10 Ortak Asitin İsimleri. Kurtarıldı: thinkco.com
3. Chempages Netorials. Asitler ve Bazlar: Moleküler Yapı ve Davranış. Alındığı kaynak: chem.wisc.edu
4. Deziel, Chris. (27 Nisan 2018). Asit ve Bazların Genel Özellikleri. Sciencing. Kurtarıldı: sciencing.com
5. Pittsburgh Supercomputing Center (PSC). (25 Ekim 2000). Kurtarıldı: psc.edu.