21.3: Арренієві кислоти

Венера - планета, найближча до Землі, але має зовсім інше і вороже середовище. Він має температуру поверхні, яка середня навколо$450^\text{o} \text{C}$. Атмосфера складається з вуглекислого газу, але хмари сірчаної кислоти рухаються через верхню атмосферу, допомагаючи створити вкрай недружні умови. Через цих умов Венера - це не те місце, яке хочеться відвідати на відпочинку.

Арренієві кислоти

Шведський хімік Сванте Арреніус (1859-1927) першим запропонував теорію для пояснення спостережуваної поведінки кислот і підстав. Через їх здатності проводити струм він знав, що і кислоти, і основи містять іони в розчині. Арренієва кислота - це сполука, яка іонізується для отримання іонів водню$\left( \ce{H^+} \right)$ у водному розчині.

Кислоти - молекулярні сполуки з іонізуючими атомами водню. Іонізуються лише атоми водню, що входять до складу високополярної ковалентної зв'язку. Хлористий водень$\left( \ce{HCl} \right)$ - це газ кімнатної температури і під нормальним тиском. $\ce{H-Cl}$Зв'язок в хлористому водні є полярним зв'язком. Атом водню дефіцит електронів через більш високу електронегативність атома хлору. Отже, атом водню притягується до самотній парі електронів в молекулі води$\ce{HCl}$ при розчиненні у воді. Результатом є те, що$\ce{H-Cl}$ зв'язок розривається, причому обидва зв'язку електронів залишаються з собою$\ce{Cl}$, утворюючи хлорид-іон. $\ce{H^+}$Іон прикріплюється до молекули води, утворюючи багатоатомний іон, званий іоном гідронію. Іон гідронію$\left( \ce{H_3O^+} \right)$ можна розглядати як молекулу води з додатковим приєднаним іоном водню.

Малюнок$\PageIndex{1}$: Освіта іона гідронію. (КУБ.СМ ПО-НК; К-12)

Рівняння, що показують іонізацію кислоти у воді, часто спрощуються, пропускаючи молекулу води:

$$\ce{HCl} \left( g \right) \rightarrow \ce{H^+} \left( aq \right) + \ce{Cl^-} \left( aq \right)\nonumber$$

Це лише спрощення попереднього рівняння, але воно зазвичай використовується. Будь-які іони водню у водному розчині будуть приєднані до молекул води у вигляді іонів гідронію.

Не всі атоми водню в молекулярних сполуках є іонізуючими. У метані$\left( \ce{CH_4} \right)$ атоми водню ковалентно пов'язані з вуглецем в зв'язках, які лише трохи полярні. Атоми водню не здатні до іонізації, а метан не має кислих властивостей. Оцтова кислота$\left( \ce{CH_3COOH} \right)$ відноситься до класу кислот, званих органічними кислотами. У молекулі є чотири атоми водню, але тільки той водень, який пов'язаний з атомом кисню, є іонізуючим.

Малюнок$\PageIndex{2}$:$\ce{O-H}$ Зв'язок може бути іонізований, щоб отримати$\ce{H^+}$ іон і ацетатний іон. Інші атоми водню в цій молекулі не кислі. (КУБ.СМ ПО-НК; К-12)

У таблиці нижче перераховані деякі найбільш поширені кислоти:

Загальні кислоти

Таблиця$\PageIndex{1}$: Загальні кислоти
\ (\ pageIndex {1}\): Загальні кислоти» style="вертикальне вирівнювання: середина; "> Назва кислоти	Формула
\ (\ pageIndex {1}\): Загальні кислоти» style="вертикальне вирівнювання: середній; ">Соляна кислота	$\ce{HCl}$
\ (\ pageIndex {1}\): Загальні кислоти» style="вертикальне вирівнювання: середній; ">Азотна кислота	$\ce{HNO_3}$
\ (\ pageIndex {1}\): Загальні кислоти» style="вертикальне вирівнювання: середина; ">Сірчана кислота	$\ce{H_2SO_4}$
\ (\ pageIndex {1}\): Загальні кислоти» style="вертикальне вирівнювання: середній; ">Фосфорна кислота	$\ce{H_3PO_4}$
\ (\ pageIndex {1}\): Загальні кислоти» style="вертикальне вирівнювання: середній; ">Оцтова кислота	$\ce{CH_3COOH}$
\ (\ pageIndex {1}\): Загальні кислоти» style="вертикальне вирівнювання: середина; ">Хлорнуватиста кислота	$\ce{HClO}$

Монопротоновая кислота - це кислота, яка містить всього один іонізуючий водень. Соляна кислота і оцтова кислоти - це монопротонові кислоти. Поліпротова кислота - це кислота, яка містить множинні іонізуючі водні. Найбільш поширеними поліпротовими кислотами є або дипротоновая (наприклад$\ce{H_2SO_4}$), або трипротова (наприклад$\ce{H_3PO_4}$).

Резюме

• Арренієва кислота - це сполука, яка іонізується для отримання іонів водню$\left( \ce{H^+} \right)$ у водному розчині.
• Наводяться приклади арренієвих кислот.