logo chemia maturalna

Kwasy beztlenowe

SPIS TREŚCI

1. Co to są kwasy ?

Pojęcie kwasów nie jest takie proste jakby się mogło wydawać, ponieważ istnieje wiele różnych definicji (lub jak wolisz podejść do tematu) kwasów. Kwasy przerabialiśmy już wcześniej – zobacz : ,,Co to są kwasy i zasady ?

Kwasy będą miały wzór ogólny :

Wzór ogólny kwasu beztlenowego

Jak widzisz, wodór ma wartościowość +I, zatem zgodnie z regułą krzyżową będzie łatwo odczytać wartościowość anionu (o symbolu ogólnym A) patrząc na cyferkę oznaczoną jako x.

Teraz kiedy przerobiliśmy już wodorotlenki i poznaliśmy wzór ogólny kwasu, możesz zauważyć, że oba rodzaje związków można wyprowadzić jakby z reakcji dysocjacji wody.

Kwasy i wodorotlenki można wyprowadzić wychodząc z dysocjacji wody.

Teraz zajmiemy się chemią tych kwasów, a więc dowiemy się jak one reagują, jak je otrzymać, jakie maja właściwości, a także co wpływa na ich moc.

Kwasy możemy podzielić na beztlenowe (czyli te, które nie mają atomu tlenu) oraz na tlenowe (domyślasz się jakie to będą w takim razie?).

2. Kwasy beztlenowe

To jakie kwas beztlenowe są, albo formułując pytanie pod kątem bardziej nas interesującym – jakie musimy znać na maturę? Okazuje się, że żadnego, bo wszystkie macie na tacy podane w tablicach maturalnych :

Kwasy beztlenowe są wypisane w maturalnych tablicach.

Ok, czyli jak widzimy są to kwasy pierwiastków z 17. grupy (fluorowce : F, Cl, Br oraz I), a także leżącej obok po lewej stronie siarki, selenu i telluru. Wartościowość fluorowców wynosi I, natomiast dla siarki, selenu i telluru jest to dwa, stąd np. wzory odpowiednio HCl oraz H2S .

Mocnymi kwasami beztlenowymiHCl, HBr oraz HI. Pozostałe kwasy beztlenowe są słabe! Tego tak naprawdę też nie trzeba zapamiętywać, ale o tym za chwilkę. W każdym razie kwasy przezywaliśmy od mocnych, jeśli dysocjowały w stu procentach (około), czyli inaczej mówiąc − całkowicie.

Czy są jakieś inne kwasy beztlenowe, które warto znać? Generalnie tak :

Kwas beztlenowykwas
cyjanowodorowy
kwas
azydowodorowy
WzórHCNHN3
Cecha
charakterystyczna
Cyjanowodoró jest toksycznym
(trującym!) gazem o bardzo
charakterystycznym zapachu
gorzkich migdałów. Wodny roztwór
HCN jest słabym kwasem.
Silnie wybuchowy
Dwa kwasy beztlenowe, które warto znać jeśli jesteś chętnym uczniem.

Jest jeszcze ważne pytanie : czym się różni chlorowodór od kwasu chlorowodorowego? Albo cyjanowodór od kwasu cyjanowodorowego?

Chlorowodór to gazowy HCl, natomiast kwas chlorowodorowy to jego wodny roztwór, wykazujący właściwości kwasowe (ponieważ w wodzie uległ dysocjacji z utworzeniem jonów H+). Analogicznie będzie z cyjanowodorem i kwasem cyjanowodorowym. Powyższe właściwości

3. Dysocjacja kwasów beztlenowych

Tutaj się nic nie dzieje strasznego, wszystko już było w temacie dysocjacji związków nieorganicznych, teraz tylko szybkie przypomnienie. Czyli jeśli będziemy pisać dysocjację dla słabych kwasów to dajemy dwie strzałki, zaznaczając że jest to proces równowagowych (zachodzący w dwie strony i z wydajnością mniejszą niż 100%), a dla mocnych kwasów dajemy jedną strzałkę.

HF ⇄ H+ + F

HCl ⟶ H+ + Cl

HCN ⇄ H+ + CN

HBr ⟶ H+ + Br

HN3 ⇄ H+ + N3

HI ⟶ H+ + I

W przypadku kwasów wieloprotonowych, czyli takich, które posiadają więcej niż jeden atom wodoru dysocjację należy rozpisać etapowo, a więc grzecznie i spokojnie dysocjując po jednym jonie H+.

H2S ⇄ H+ + HS

HS ⇄ H+ + S2ー

H2Se ⇄ H+ + HSe

HSe ⇄ H+ + Se2ー

H2Te ⇄ H+ + HTe

HTe ⇄ H+ + Te2ー

Pamiętaj także, że dysocjację kwasów możesz zapisać alternatywnie (tak samo poprawnie) dodając wodę po lewej stronie i wtedy zmieniając jon H+ na jego uwodnioną wersję czyli jon H3O+ .

HF + H2O ⇄ H3O+ + F

4. Moc kwasów beztlenowych

Odwieczne pytanie brzmi : który kwas jest mocniejszy : HCl czy HBr. Nikt nigdy nie może tego zapamiętać. Co prawda pokładam w Tobie olbrzymie pokłady nadziei, że gdy będziemy omawiać czynniki, od których zależy moc kwasów to zrozumiesz to bez problemu, ale jednak na wszelki wypadek podam Ci świetną mnemotechnikę, a bardziej ściągawkę, dzięki której możesz to zapamiętać. A nawet dwie!

Zdecydowanie najłatwiej jest popatrzeć na układ okresowy, bo tuż obok, w 16. grupie masz taką wulgarną ściągawkę, że po prostu nie wolno się w tej kwestii nigdy pomylić!

Moc kwasów rośnie w dół grupy, tylko trzeba to sobie przypomnieć. W tym celu wystarczy popatrzeć na układ okresowy!

Chyba każdy wie, że woda jest słabszym kwasem niż kwas siarkowodorowy… W takim razie sami jesteśmy w stanie wyciągnąć wniosek, że moc kwasów będzie rosła w dół grupy. Czyli w grupie 17. najsłabszym kwasem będzie HF, najmocniejszym HI. Analogicznie jest e grupie 16, spodziewamy się, że H2Te jest mocniejszy niż H2S i faktycznie tak jest!

Druga mnemotechnika (właściwie to technika) polega na… popatrzeniu do tablic maturalnych z kwasami. Bo obok każdego kwasu masz podaną jego stałą dysocjacji (kwasową). Jak już wiemy, im wyższa wartość tej stałej, tym mocniejszy kwas. A jeśli wartość tej stałej jest mniejsza niż 1 , to kwas klasyfikujemy jako słaby, a jeśli jest większa niż 1 (najlepiej >1000) to jest to kwas mocny.

Moc kwasów beztlenowych możesz też ogarnąć z tablic maturalnych, które będziesz oczywiście mieć pod ręką na egzaminie. To takie proste!

5. Właściwości najważniejszych kwasów beztlenowych

Siarkowodór (H2S) jest gazem o charakterystycznym, nieprzyjemnym zapachu zgniłych jaj (przy okazji, H2Se oraz H2Te także są gazami o przykrym zapachu, wszystkie są toksyczne[1]). Siarkowodór wykrywa się poprzez strącanie bardzo trudno rozpuszczalnego czarnego siarczku ołowiu PbS. Siarkowodór łatwo się utlenia, np. przez chlor. 

FeS  +  2HCl  ⟶  FeCl2  +  H2S↑ otrzymywanie H2S

CaS  +  2H2O  ⟶  Ca(OH)2  +  H2S↑ otrzymywanie H2S

H2S  +  Cl2   ⟶  2HCl  +  S ➤ pokaz właść. redukujących H2S

Kwas fluorowodorowy (HF) to bezbarwna, dymiąca, bardzo higroskopijna ciecz. Ze względu na tworzenie wiązań wodorowych tworzą się zygzakowate asocjaty :

H ―F • • • H ―F • • • H ―F  

Można go otrzymać z fluorku wapnia działając na niego kwasem siarkowym. 

CaF2  +  H2SO4  ⟶  CaSO4  +  2HF  ➤ otrzymywanie HF

Ciekły, bezwodny HF jest świetnym rozpuszczalnikiem różnych substancji (organicznych oraz nieorganicznych). Podobnie jak woda, ulega autodysocjacji[2]

Kwas fluorowodorowy jest jedynym słabym kwasem w tej grupie (siedemnastej), co zostało wytłumaczone w temacie dotyczącym wiązań wodorowych (link). Charakterystyczne jest to, że trawi szkło − nie można go zatem przechowywać w szklanych naczyniach, schematyczny proces został przedstawiony w formie reakcji :  

SiO2  +  6HF   ⟶   H2SiF6  +  2H2

Kwas chlorowodorowy (HCl) to inaczej kwas solny. Jest to bezbarwna ciecz, stale wydzielająca gazowy HCl. Obecny w kwasie żołądkowym (rola m.in w trawieniu pokarmów i działanie bakteriobójcze). Sam chlorowodór (patrz następne pytanie) to bezbarwny, higroskopijny gaz o gryzącym zapachu, w wilgotnym powietrzu tworzy białe mgły. W wodzie rozpuszcza się natychmiast, tworząc kwas solny. 

➤ kwasy HBr oraz HI są mniej trwałe, są bardzo mocnymi kwasami (moc kwasów rośnie w dół : HF jest najsłabszym kwasem, natomiast HI najmocniejszym). Kwas HI najłatwiej ulega utlenieniu przez tlen[3] zawarty w powietrzu, zgodnie z reakcją  :

4HI  +  O2   ⟶   2I2  +  2H2O. 


[1] Co ciekawe, H2S powoduje znieczulenie receptorów oddechowych, przez co nie jesteśmy w stanie poprawnie ocenić jego stężenia, co właśnie dlatego czyni go niebezpiecznym

[2] Co ciekawe, iloczyn jonowy tej reakcji (pojęcie identyczne jak iloczyn jonowy wody) jest większy niż dla wody, co oznacza, że HF ulega w większym stopniu autodysocjacji niż woda.   

2HF  ⇄  H2F+  +  Fー   

[3] W chemii organicznej do alkenów (węglowodorów) dodaje się HCl, HBr czy HI. Tego ostatniego jednak nie dodaje się  jednak bezpośrednio, tylko tworzy się go ,,in situ” poprzez reakcję (KI + H3PO4 ), aby nie było ,,niepotrzebnej utraty”  HI ze względu na to właśnie utlenienie.  

Share on facebook
Share on twitter
Share on whatsapp
Share on email
SPIS TREŚCI
pinezka
Dodaj komentarz

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.

Mogą Cię zainteresować:

Koszyk

0
image/svg+xml

Brak produktów w koszyku.

Continue Shopping

Ta strona używa plików cookie, aby zapewnić Ci najlepsze doświadczenia.