Диаграмма кислот и оснований: Краткое руководство по силе и реактивности
Описание
Вашему вниманию предлагается краткий справочник по кислотам и основаниям. Руководство объясняет роль кислот, оснований и солей в повседневной науке и промышленной практике.
Кислоты, основания и соли
Кислоты имеют кислый вкус. Они могут обжечь или вызвать раздражение кожи. Например, уксус и лимонный сок - обычные кислоты. Основания имеют горький вкус. Они скользкие на ощупь. Мыло - распространенная основа, которой пользуются многие люди. При реакции кислот и оснований остаются соли. Поваренная соль - это обычная соль. Простым языком, диаграмма показывает, насколько сильными являются различные кислоты и основания. Также показано, как они реагируют друг с другом. В пособии используются распространенные примеры, помогающие показать эти моменты.
Сводная таблица: Сила кислот и оснований
Кислоты/основания |
Формула |
Приблизительный pKa |
Примечания |
Сильные кислоты |
|||
Соляная кислота |
HCl |
-7 |
Сильная минеральная кислота |
Серная кислота (1-я H) |
H₂SO₄ |
-9 |
Дипротическая, только 1-я диссоциация сильная |
Азотная кислота |
HNO₃ |
-1.4 |
Сильная окислительная кислота |
Гидробромовая кислота |
HBr |
-9 |
Сильная кислота |
Гидроиодная кислота |
HI |
-10 |
Сильная кислота |
Перхлорная кислота |
HClO₄ |
-10 |
Одна из самых сильных кислот |
Слабые кислоты |
|||
Уксусная кислота |
CH₃COOH |
4.76 |
Содержится в уксусе |
Карбоновая кислота |
H₂CO₃ |
6,35 (1) |
Образуется в равновесии CO₂-вода |
Фтористоводородная кислота |
HF |
3.17 |
Слабая, но сильно коррозионная |
Фосфорная кислота |
H₃PO₄ |
2,15 (1-я) |
Трипротовая кислота |
Муравьиная кислота |
HCOOH |
3.75 |
Содержится в яде насекомых |
Лимонная кислота |
C₆H₈O₇ |
~3.1 |
Органическая кислота, трипротоновая |
Сильные основания |
|||
Гидроксид натрия |
NaOH |
~0 |
Обычное сильное основание |
Гидроксид калия |
KOH |
~0 |
Аналогичен NaOH |
Гидроксид кальция |
Ca(OH)₂ |
~1.4 |
Малорастворимый |
Гидроксид бария |
Ba(OH)₂ |
~0.15 |
Сильный, хорошо растворимый |
Слабые основания |
|||
Аммиак |
NH₃ |
4.75 |
Распространенное слабое основание |
Метиламин |
CH₃NH₂ |
3.36 |
Простое органическое основание |
Пиридин |
C₅H₅N |
8.75 |
Ароматическое гетероциклическое основание |
Анилин |
C₆H₅NH₂ |
9.4 |
Ароматический амин, очень слабое основание |
Бикарбонат-ион |
HCO₃- |
~7.6 |
Амфотерный, входит в состав буферной системы |
Дополнительное чтение: Шкала PH: Кислоты, основания и распространенные вещества
В таблице ниже приведены общие сведения о распространенных кислотах и основаниях, а также их сила. Шкала силы обычно варьируется от очень слабой до очень сильной. Вот краткий обзор содержания:
- Сильные кислоты: Примерами являются соляная и азотная кислоты. Эти кислоты полностью ионизируются в воде. Они могут привести к значительному изменению pH.
- Слабые кислоты: в качестве примера можно привести уксусную и лимонную кислоты. Они не полностью диссоциируют в воде. Они проявляют слабую реакционную способность по сравнению с сильными кислотами.
- Сильные основания: Обычные примеры - гидроксид натрия и гидроксид калия. Они полностью диссоциируют в воде и образуют растворы с высоким pH.
- Слабые основания: Примером может служить гидроксид аммония. Они диссоциируют лишь частично. Они обладают меньшей реакционной способностью по сравнению с сильными основаниями.
Эта сводная таблица помогает определить относительную реакционную способность и силу. Каждая запись основана на проценте ионизации в водном растворе и соответствующих уровнях pH.
Поймите взаимосвязь кислот и оснований
Кислоты и основания работают в паре. Когда они смешиваются, то нейтрализуют друг друга. В результате этого процесса обычно образуются вода и соль. Это имеет решающее значение для многих природных процессов и промышленных применений. Например, в желудке человека соляная кислота используется для расщепления пищи. В другом случае основания используются для очистки и нейтрализации разливов. На диаграмме показан баланс между кислотами и основаниями. Она дает представление о силе реакции между ними. Простые графики, подобные этому, помогают многим студентам и специалистам соотнести изменения pH с химическими реакциями.
Как пары кислота-основание стабилизируют рН
Пары кислота-основание играют важную роль в стабилизации pH. Буфер - это обычная система, в которой используются эти пары. Буфер может сдерживать быстрые изменения pH. В нашем организме буферы используются для стабилизации pH крови. Они поддерживают систему в безопасном диапазоне. На схеме показано, как пары кислота-основание работают вместе. Во многих химических процессах буфер помогает справиться с небольшими повышениями или понижениями pH. Это свойство важно для промышленных процессов, требующих контролируемого pH. Стабильный pH приводит к более эффективным химическим реакциям. Данные, приведенные в таблице, легко понять на реальных примерах. Взаимодействие кислот и оснований показано четко и лаконично.
Заключение
Таблица кислот и оснований - полезный инструмент для всех, кто работает с химическими веществами. Она наглядно показывает различия в силе и реакционной способности. Понимая эту схему, люди могут принимать безопасные решения при работе с кислотами и основаниями. За дополнительной информацией и технической поддержкой обращайтесь в Stanford Advanced Materials (SAM).
Часто задаваемые вопросы
F: Что делает сильная кислота в воде?
В: Она почти полностью ионизируется, создавая высокую концентрацию ионов водорода.
F: Что такое буферный раствор?
В: Это смесь, которая противостоит изменениям pH с помощью пар кислота-основание.
F: Почему важна стабильность pH?
В: Она обеспечивает безопасность химических реакций и правильное функционирование биологических систем.