Kyseliny a zásady
Přihlásit se
Kyseliny a zásady (7/15) · 5:47

Síla kyselin a velikost aniontů Jak velikost aniontu konjugované báze a disociace vazeb ovlivňuje sílu kyseliny?

Navazuje na Chemické reakce a rovnováhy.
Máme bezkyslíkatou kyselinu HX, kde X představuje halogen. Takže X může být fluor, chlor, Bbrom, nebo jod. Jestliže HX odštěpuje tento proton, zůstane nám konjugovaná báze, což je iont X - . V minulém videu jsme si řekli, že čím stabilnější je konjugovaná báze, tím spíše se bude chtít kyselina HX zbavit protonu. Takže čím je konjugovaná báze stabilnější, tím silnější je její kyselina. Podívejme se na tyto čtyři bezkyslíkaté kyseliny: máme kyselinu fluorovodíkovou s disociační konstantou Ka o hodnotě přibližně 3+, kys. chlorovodíkovou s hodnotou Ka přibližně -7, kyselinu bromovodíkovou s Ka= -9 a kyselinu jodovodíkovou s Ka=-10. Víme, že čím menší je hodnota Ka, tím silnější je kyselina. Takže tím, že se pohybujeme ve skupině dolů, se hodnota Ka snižuje, takže se síla kyseliny zvyšuje. Zvyšuje se kyselost. Kyselina jodovodíková je tedy z těchto čtyř kyselin tou nejsilnější, protože má nejnižší hodnotu disociační konstanty. Jestliže je HI naší nejsilnější kyselinou, potom její konjugovaná báze musí být nejstabilnější. Konjugovaná báze kyseliny jodovodíkové je anion jodu I -. Zde máme všechny konjugované báze. Zde je anion fluoru, který je konjugovanou bází HF. Anion chloru, který je konjugovanou bází HCl. Anion bromu, který je konjugovanou bází HBr. a zamozřejmě anion jodu, který je konjugovanou bází k HI. Jodidový anion musí být nejstabilnější, protože HI je naše nejsilnější kyselina. Stabilitu této konjugobané báze můžeme vysvětlit pomocí velikosti iontu. Vzpomeňte si, že když jdeme ve skupině periodické tabulky dolů, se velikost iontu zvětšuje. Napíšu tady anion místo ion. Každopádně velikost aniontu se zvětšuje. Ale jak to souvisí se stabilitou konjugované báze? Musíme se zamyslet o tomto záporném náboji. Na jodovém aniontu je záporný náboj, který je rozprostřen na velké ploše. To činí aniont stabilnějším. Určitě víte, že elektrony se navzájem odpuzují, ale když ten záporný náboj rozprostřeme ve velkém prostoru, potom bude záporný náboj stabilnější. Takže je stabilnější, než například anion fluoru. Fluoridový anion má záporný náboj soustředěn v menším prostoru, a proto je méně stabilní než anion jodu. Jodidový aniont je nejstabilnější, takže HI odevzdá svůj proton nejochotněji, a proto je HI z těchto čtyř nejsilnější kyselinou. Všimněte si, že v minulém videu, kde jsme mluvili o elektronegativitě a porovnávali jsme prvky ze stejné periody v tabulce prvků. Pohybovali jsme se v tabulce vodorovně. A také jsme anion fluoru považovali za nejstabilnější, protože fluor má největší elektronegativitu, takže se záporně nabíjí nejochotněji. Jenže tím, že se pohybujeme dolů ve skupině, se elektronegativita snižuje. Elektronegativita tedy nebude ten hlavní důvod, protože jestliže se elektronegativita ve skupině snižuje, museli bychom předpokládat, že HF je nejsilnější kyselina. Už jsme si ale řekli, že není. To znamená, že pohybem dolů ve skupině je právě velikost aniontu rozhodujícím faktorem, který určuje stabilitu konjugované báze. Takže čím větší je aniont, tím lépe dokáže udržet záporný náboj, a tím stabilnější je konjugovaná báze. A čím stabilnější konjugovaná báze, tím spíše kyselina HX odevzdá proton, a tím silnější je to kyselina. Dalším velmi důležitým faktorem je síla vazby. Už jsme si řekli, že HI je naše nejsilnější kyselina s nejnižší hodnotou pKa. Takže tato vazba musí být nejlépe rozložitelná. Jestliže ji lze snadno disociovat, potom se tento proton snadněji odštěpí. Takže můžeme odtušit sílu těchto vazeb v bezkyslíkatých kyselinách podle jejich vazebných disociačních energií. Takže to můžeme také nazvat vazebnou energií nebo vazebnou entalpií. Zapamatujte si, že disociační energie vazby je množství energie, které je nutno dodat na rozštěpení vazby v plynném stavu. Když se podíváme na naše halogenvodíky, a zamyslíme nad těmi vazbami, všimneme si, co se děje s jejich energií. Nejtěžší je rozbít tuto vazbu mezi fluorem a vodíkem. Na rozbití je potřeba nejvíce energie, ale pohybem dolů po skupině zjišťujeme, že se disociační energie snižuje. Na rozbití vazby mezi jodem a vodíkem je potřeba jen 299 kilojoulů na mol. Je nutno zmínit, že tyto hodnoty jsou jen přibližné a liší se podle literatury. Jestliže je nejlehčí rozbít vazbu mezi vodíkem a jodem, potom tato kyselina odevzdá svůj proton nejochotněji, tedy má nejnižší hodnotu pKa. Kyselina jodovodíková je nejsilnější kyselina z těchto čtyř bezkyslíkatých kyselin.
video