حمض الهيدروكلوريك من الأحماض القوية،بينما حمض الهيدروفلوريك من الأحماض الضعيفة. لكن ما الذي يحدد قوتهما؟قوة الأحماض الهيدروجينية،المكونة من عنصرين فقط،تعتمد على طاقة الرابطة وقطبيتها. وإذا كانت طاقة الرابطة في حمض ما أعلى،تكون الرابطة أقوى وبالتالي يكون الحمض أضعف.

بمقارنة الأحماض ضمن مجموعة،يكون تحطيم الرابطة في حمض ضعيف،كحمض الهيدروفلوريك أصعب،لذا تضعف احتمالية أن يمنح الحمض بروتونات. وعلى العكس،الحمض الذي طاقة رابطته أقل تكون الرابطة فيه أضعف وبالتالي يكون الحمض أقوى. على سبيل المثال،الرابطة في حمض قوي كحمض الهيدروكلوريك،تتحطم بسهولة أكبر ويمنح بروتونات بشكل أسرع من حمض الهيدروفلوريك.

رابطة كتلك التي في حمض الهيدروكلوريك،تكون قطبية،عندما تكون السالبية الكهربائية لإحدى الذرات أعلى منها للذرة الأخرى. يمكن للمركب أن يؤدي دور الحمض،حين تكون السالبية الكهربائية للذرة المرتبطة بالهيدروجين أعلى من سالبية الهيدروجين. ستكون للذرة شحنة سالبة جزئية،تسمح للهيدروجين بامتلاك شحنة موجبة جزئية،يمكن إطلاقها على شكل بروتون.

حين تكون قطبية الحمض أعلى،تكون رابطته أضعف وبالتالي يكون حمضًا أقوى. بمقارنة المركبات في فترة زمنية،فإن حمض الهيدروكلوريك أقوى من كبريتيد الهيدروجين،لأن السالبية الكهربائية للكلور أعلى منها للكبريت وبالتالي،فإنه يطلق البروتونات بسهولة أكثر. إذا كان سالبية الهيدروجين،مساوية أو أعلى منها في الذرة الأخرى،لا يستطيع ذلك الجزيء أن يمنح بروتونات وبالتالي لا يستطيع أن يؤدي دور الحمض.

الأحماض الأكسجينية،التي تكون فيها OH مرتبطة بذرة ثالثة،سالبيتها الكهربائية أعلى من الهيدروجين. تعتمد قوة الحمض الأكسجيني على السالبية الكهربائية وعدد ذرات الأكسجين المرتبطة بالذرة الثالثة. كلما ارتفعت السالبية الكهربائية للذرة،زادت قدرتها على الاستقطاب،مما يضعف الرابطة بين الأكسجين والهيدروجين.

إذا كانت الذرة المركزية مرتبطة بذرات أكسجين إضافية،فإنها تزيد من قطبية الرابطة بين الأكسجين والهيدروجين. على سبيل المثال،حمض البيركلوريك،الذي فيه ثلاث ذرات أكسجين إضافية،أقوى من حمض الكلوريك الذي فيه ذرّتي أكسجين إضافيتين. وفي المقابل فإن حمض الكلوريك أقوى من حمض الكلوروز،الذي فيه ذرة أكسجين إضافية واحدة فقط؛وأقوى من حمض الهيبوكلوروز،الذي لا توجد فيه ذرات أكسجين إضافية.

الأحماض الكربوكسيلية،أحماض ضعيفة تحتوي على مجموعة كربوكسيل. ذرة الأكسجين الثانية تجعل الرابطة بين الأكسجين والهيدروجين أكثر قطبية،وبالتالي تسمح للجزيء بمنح بروتون. حمض الخليك،وحمض الفورميك مثالين على الأحماض الكربوكسيلية.

الأحماض والقواعد الثنائية

في حالة عدم وجود أي تأثير تسوية ، تزداد القوة الحمضية للمركبات الثنائية للهيدروجين مع اللافلزات (A) مع انخفاض قوة رابطة H-A أسفل مجموعة في الجدول الدوري. بالنسبة للمجموعة 17 ، يكون ترتيب زيادة الحموضة هو HF & # 60 ؛ HCl & # 60 ؛ HBr & # 60 ؛ أهلا. وبالمثل ، بالنسبة للمجموعة 16 ، يكون ترتيب زيادة مقاومة الحمض هو H ₂ O & # 60؛ H ₂ S & # 60 ؛ H ₂ Se & # 60؛ H ₂ Te. عبر صف في الجدول الدوري ، تزداد القوة الحمضية لمركبات الهيدروجين الثنائية مع زيادة السالبية الكهربية للذرة اللافلزية لأن قطبية رابطة HA تزداد. وبالتالي ، فإن ترتيب زيادة الحموضة (لإزالة بروتون واحد) عبر الصف الثاني هو CH ₄ & # 60؛ NH ₃ & # 60 ؛ H ₂ O & # 60؛ HF. عبر الصف الثالث ، يكون SiH ₄ & # 60؛ PH ₃ & # 60 ؛ H ₂ S & # 60 ؛ حمض الهيدروكلوريك

الأحماض والقواعد الثلاثية

يمكن تكوين المركبات الثلاثية المكونة من الهيدروجين والأكسجين وبعض العناصر الثالثة (& # 8220 ؛ E & # 8221 ؛) كما هو موضح في الصورة أدناه. في هذه المركبات ، ترتبط ذرة E المركزية بواحدة أو أكثر من ذرات O ، وترتبط إحدى ذرات O على الأقل أيضًا بذرة H ، المقابلة للصيغة الجزيئية العامة O _m E ( OH) _n. قد تكون هذه المركبات حمضية أو قاعدية أو مذبذبة اعتمادًا على خصائص ذرة E المركزية. تتضمن أمثلة هذه المركبات حمض الكبريتيك ، O ₂ S (OH) ₂ ، حمض الكبريتيك ، OS (OH) ₂ ، حمض النيتريك ، O ₂ NOH ، حمض البيركلوريك ، O ₃ ClOH ، هيدروكسيد الألومنيوم ، Al (OH) ₃ ، هيدروكسيد الكالسيوم ، Ca (OH) ₂ وهيدروكسيد البوتاسيوم KOH.

إذا كانت الذرة المركزية ، E ، ذات كهرسلبية منخفضة ، فإن جاذبيتها للإلكترونات تكون منخفضة. يوجد ميل ضئيل للذرة المركزية لتشكيل رابطة تساهمية قوية مع ذرة الأكسجين ، والرابطة أ بين العنصر والأكسجين تنكسر بسهولة أكبر من الرابطة ب بين الأكسجين والهيدروجين. ومن ثم ، فإن الرابطة a هي أيونات أيونية ، ويتم إطلاق أيونات الهيدروكسيد في المحلول ، وتتصرف المادة كقاعدة & # 8212 ؛ هذا هو الحال مع Ca (OH) ₂ و KOH. تعتبر السالبية الكهربية السفلية من سمات العناصر المعدنية الأكثر ؛ ومن ثم ، فإن العناصر المعدنية تشكل هيدروكسيدات أيونية ، وهي بحكم تعريفها مركبات أساسية.

من ناحية أخرى ، إذا كانت للذرة E طاقة كهربائية عالية نسبيًا ، فإنها تجذب بقوة الإلكترونات التي تشترك فيها مع ذرة الأكسجين ، مما يجعلها رابطة تساهمية قوية نسبيًا. وبذلك تضعف رابطة الأكسجين والهيدروجين ، الرابطة ب ، بسبب إزاحة الإلكترونات نحو إي. السندات ب قطبية وتطلق بسهولة أيونات الهيدروجين إلى المحلول ، لذلك تتصرف المادة كحمض. تعتبر السالبية الكهربية العالية من سمات العناصر غير المعدنية. وبالتالي ، فإن العناصر غير المعدنية تشكل مركبات تساهمية تحتوي على مجموعات OH الحمضية التي تسمى أحماض أوكسيدة.

تؤدي زيادة عدد أكسدة الذرة المركزية E أيضًا إلى زيادة حموضة أحد حامض الأكسيد لأن هذا يزيد من جذب الإلكترونات التي يتشاركها مع الأكسجين وبالتالي يضعف رابطة O-H. حامض الكبريتيك ، H ₂ SO ₄ ، أو O ₂ S (OH) ₂ (برقم أكسدة الكبريت من +6) ، أكثر حمضية من حمض الكبريت ، H ₂ SO ₃ ، أو OS (OH) ₂ (برقم أكسدة الكبريت من +4). وبالمثل ، حمض النيتريك ، HNO ₃ ، أو O ₂ NOH (N عدد الأكسدة = +5) ، أكثر حمضية من حمض النيتروز ، HNO ₂ ، أو ONOH (عدد الأكسدة N = +3). في كل من هذه الأزواج ، يكون عدد أكسدة الذرة المركزية أكبر بالنسبة للحمض الأقوى.

أحماض الكربوكسيل

تحتوي الأحماض الكربوكسيلية على مجموعة الكربوكسيل. الأحماض الكربوكسيلية هي أحماض ضعيفة بمعنى أنها ليست مؤينة بنسبة 100٪ في الماء.

يعمل حمض الكربوكسيل كحمض ضعيف لأن الأكسجين الثاني المرتبط بذرة الكربون ، كما في حالة الأكسجين ، يزيد من قطبية رابطة O-H ويجعلها أضعف. علاوة على ذلك ، بعد فقدان البروتون ، يتم تحويل مجموعة الكربوكسيل إلى أيون الكربوكسيل ، والذي يُظهر صدى. تعمل هياكل الرنين المختلفة على تثبيت أيون الكربوكسيل حيث يتم فصل شحنته السالبة على عدة ذرات.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 14.3: Relative Strengths of Acids and Bases and Openstax, Chemistry 2e, Section 20.3 Aldehydes, Ketones, Carboxylic Acids, and Esters.

Tags

PLAYLIST