Сила кислот и оснований

[Raptor]

Ещё одну тему хочу затронуть на сегодня. Это тема силы кислот и оснований.
В самоучителе, по которому я изучаю химию немного некорректно подан материал, как мне кажется. Да - там сказано, что сильный электролит, это тот у которого степень диссоциации 1 или около этого. Однако - как именно ПОНЯТЬ принцип "силы" кислот и оснований без всяких таблиц? Просто запоминать? Сначала я думал, что все однокислотные основания сильные, а имеющие большую кислотность нет, оказывается это не так. Потом я думал, что все растворимые основания по таблице оснований - сильные - это оказывается тоже не так. С кислотами вообще беда, я там уже анализировал кислотообразующий элемент - его валентность, даже массу - пытался выявить хоть какие-то закономерности, но пока я понял, что сильные и слабые кислоты и основания надо тупо запоминать - так ли это? Надеюсь что нет.
Про основания я где-то прочитал в интернете, что все основания, чей металл входящий в него, находится в ряду напряжённости металлов до водорода считаются сильными. Однако некоторые основания с металлами до водорода нерастворимыми числятся по таблице растворимости. И наоборот NH₄OH - почему-то слабое основание, а по таблице растворимости оно растворимое.
Вообщем - пож-та распутайте меня в этом вопросе.

[maze]

Ай, хороший вопрос...
С основаниями проще запомнить, их не так много. Сильные -- гидроксиды щелочных металлов,а также бария и стронция. Они хорошо растворимы и диссоциируют полностью. Гидроксид кальция растворим так себе, скажем, его считаем основанием средней силы. Остальные плохо растворимы -- слабые основания.
Гидроксид аммония, да, выпадает из этой стройной картины. Он растворим хорошо и даже диссоциирует неплохо, когда находится в форме NH₄OH. Проблема в том, что он не всегда находится в такой форме, как нас учат учебники по неорганической химии. В его растворе существуют такие равновесия:
NH₃ + H₂O <=> NH₃*H₂O <=> NH₄OH <=> NH₄⁺ + OH^-
И вовсе они не смещены в сторону NH₄OH. Поэтому его как такового в растворе немного, а уж ионов (в частности, гидроксидов) и того меньше.

С кислотами чуть сложнее.
Если брать бескислородные, то там стоит ориентироваться на электроотрицательность второго элемента. Чем она выше, тем связь полярнее и тем сильнее кислота (более полярную связь легче разорвать, притяжение к полярным молекулам воды ведь сильнее).
HF тут будет исключением, но про него вот так без подготовки не расскажу. Каюсь, не помню, а сообразить быстро не получается.
В кислородсодержащих нужно учитывать и количество кислородов, и заряд получающегося после диссоциации иона. Тут понятнее было бы с иллюстративным материалом, но сейчас не могу нарисовать и выложить. Чуть позже постараюсь, если никто другой не объяснит.

[antabu]

Пожалуйста, не надо путать растворимость и силу кислот/оснований. Иониты бывают сильными и при этом нерастворимы.
Кстати, TlOH - сильное основание, гуанидин - тоже.
А вообще, приходится запоминать, можно по табличке viewtopic.php?f=10&t=107986&start=80#p880273

[maze]

Ой, давайте не будем пока что пугать человека, изучающего химию самостоятельно, гуанидином.
Да, если брать наиболее обще, то не обязательно плохорастворимое соединение будет слабым электролитом. То, что растворяется, будет диссоциировать, а проблема в том, что растворяется тупо мало.
Другое дело, что гидроксиды металлов в большинстве случаев так и делают (что перешло в раствор, то уж явно в ионной форме находится -- в какой именно, другой вопрос), но их всё равно делят на сильные и слабые. Я вижу наиболее простое деление -- по растворимости. Если это не так, то поправьте меня.
А гидроксид таллия(+1), кстати, насколько вижу, растворим хорошо. Константу не знаю, в телефоне только Лурье, а в нём нет её... Верю, что сильное основание. И это не противоречит вовсе тому, что я пишу.

[ Post made via Android ]

[Alex K]

Ай, хороший вопрос...
С основаниями проще запомнить, их не так много. Сильные -- гидроксиды щелочных металлов,а также бария и стронция. Они хорошо растворимы и диссоциируют полностью. Гидроксид кальция растворим так себе, скажем, его считаем основанием средней силы. Остальные плохо растворимы -- слабые основания.
Гидроксид аммония, да, выпадает из этой стройной картины. Он растворим хорошо и даже диссоциирует неплохо, когда находится в форме NH₄OH. Проблема в том, что он не всегда находится в такой форме, как нас учат учебники по неорганической химии. В его растворе существуют такие равновесия:
NH₃ + H₂O <=> NH₃*H₂O <=> NH₄OH <=> NH₄⁺ + OH^-
И вовсе они не смещены в сторону NH₄OH. Поэтому его как такового в растворе немного, а уж ионов (в частности, гидроксидов) и того меньше.

Вообще-то NH4OH диссоциирован полностью. Только его равновесие с NH3*H2O сильно смещено в сторону второго

С кислотами чуть сложнее.
Если брать бескислородные, то там стоит ориентироваться на электроотрицательность второго элемента. Чем она выше, тем связь полярнее и тем сильнее кислота (более полярную связь легче разорвать, притяжение к полярным молекулам воды ведь сильнее).
HF тут будет исключением, но про него вот так без подготовки не расскажу. Каюсь, не помню, а сообразить быстро не получается.

Ряд HCl - HBr - HI сюда тоже не попадает

В кислородсодержащих нужно учитывать и количество кислородов, и заряд получающегося после диссоциации иона. Тут понятнее было бы с иллюстративным материалом, но сейчас не могу нарисовать и выложить. Чуть позже постараюсь, если никто другой не объяснит.

Есть, в принципе, правило: для (OH)nЭOm сила по первой ступени зависит от m - m=0 - слабые, 1 - средние, 2 и более - сильные

[Alex K]

Пожалуйста, не надо путать растворимость и силу кислот/оснований. Иониты бывают сильными и при этом нерастворимы.
Кстати, TlOH - сильное основание, гуанидин - тоже.
А вообще, приходится запоминать, можно по табличке viewtopic.php?f=10&t=107986&start=80#p880273

Запоминать приходится, да. Только упомянутая табличка от А.Кульши - один из худших вариантов таблицы растворимости, не стоит ее рекомендовать...

[avor]

Могу привести свои обяснялки.
Например серная такая сильная потому что сульфат анион при диссоциации переходит в более энергетически выгодную тетраэдрическую конформацию.

Или для галоид водородов. Все дело в энергии связи между ионами, которая убывает с увеличением расстояния. Поэтому чем болше радиус галогена тем больше расстояние между ионами и тем легче они диссоциируют.

Но на самом деле эти объяснялки не правильные или частично правильные и в другом случае будут не применимы.
Это к вопросу о том что ХИМИЯ - НАУКА СУГУБО ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ.

Я тут пофилософствовал на эту тему в соседнем топике ТС про Эл. диссоциацию
viewtopic.php?f=10&t=115183#p881124

[Alex K]

Могу привести свои обяснялки.
Например серная такая сильная потому что сульфат анион при диссоциации переходит в более энергетически выгодную тетраэдрическую конформацию.

и чем же (HSO4)- тетраэдричнее, чем H2SO4 ?

[avor]

Ой! Да тут можно выкручиваться до победы. Например: допустить, что серная кислота молекула, а гидросульфат уже ионное соединение в котором сульфат тетраэдр, а рядом с ним ион водорода, который уходит от сульфата с большим трудом, потому что тот уже заряжен отрицательно. А вы скажете, а почему тогда серная кислота молекула, а не анион и катионы водорода. А я скажу что она молекула только в отсутствии воды и тд.
Спорить можно до бесконечности. Я же написал, что мои "объяснялки" не правильные. И что можно привести кучу "объяснялок" еще и все они будут страдать некими недостатками. как любая школьная "объяснялка". Поверьте - цель моего поста не придумать правильную объяснялку. А дать человеку совет не сильно забивать голову такими" объяснялками" и не тратить время на пустые попытки докопаться до истины.
viewtopic.php?f=10&t=115183#p881124

[Гесс]

А вообще, приходится запоминать, можно по табличке viewtopic.php?f=10&t=107986&start=80#p880273

Запоминать приходится, да. Только упомянутая табличка от А.Кульши - один из худших вариантов таблицы растворимости, не стоит ее рекомендовать...

1) К ведому неведующих - Alex K и автор таблицы не менее трех раз сходились в рамках этого форума в спорах бессмысленных и беспощадных малопонятных непосвященным. Так что на это следует делать поправку читая оценочные суждения одного из них о работе другого.
2) прошу не начинать тут очередной раунд противостояния.

[chaus]

и чем же (HSO4)- тетраэдричнее, чем H2SO4 ?

Ну, HSO₄^- хоть одна ось 3 появилась, всё-таки шаг к правильному тетраэдру. И эквивалентными стали три связи S-O.

[Alex K]

и чем же (HSO4)- тетраэдричнее, чем H2SO4 ?

Ну, HSO₄^- хоть одна ось 3 появилась, всё-таки шаг к правильному тетраэдру. И эквивалентными стали три связи S-O.

откель она там? А группа S-O-H линейна, что ли?

[chaus]

Ну, я смотрел на полиэдр серы.

[Raptor]

Ух! Сколько ответили! Опять по порядку.

NH3 + H2O <=> NH3*H2O <=> NH4OH <=> NH4+ + OH-

А чем принципиально NH3*H2O отличается от NH4OH?

Есть, в принципе, правило: для (OH)nЭOm сила по первой ступени зависит от m - m=0 - слабые, 1 - средние, 2 и более - сильные

Не очень понял - речь ведь про кислоты - почему формула (OH)nЭОm? Я наверняка просто не знаю - я думал формула кислот HnAc - водород, показывающий основность кислоты и кислотный остаток. Слабые многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато - но там вроде всегда катион водорода отпадает и остаётся сложный анион кислотного остатка.

Вообщем из написанного я делаю вывод что запомнить их всёж легче чем понять и единого закона "силы" оснований и кислот нет - так?

[avor]

я делаю вывод что запомнить их всёж легче чем понять и единого закона "силы" оснований и кислот нет - так?

В первом приближении так.

[Гесс]

Есть, в принципе, правило: для (OH)nЭOm сила по первой ступени зависит от m - m=0 - слабые, 1 - средние, 2 и более - сильные

Не очень понял - речь ведь про кислоты - почему формула (OH)nЭОm? Я наверняка просто не знаю - я думал формула кислот HnAc - водород, показывающий основность кислоты и кислотный остаток.

Потому что в большинстве кислородных кислот (кислородсодержащих) водород соединен с центральным атомом через кислород. посмотрите структурные формулы скажем хлорной кислоты или перманганата (соли марганцевой кислоты).
Более того, когда вы дойдете до амфотерных оснований, выяснится что водород на первом месте - это условность. И одному и тому же соединению форально можно нарисовать скажем Zn(OH)₂ и это вроде как основаие и H₂ZnO₂ и это вроде как кислота, хотя соединение абсолютно одно и то же.
Формула приведенная выше кривая по другой причине, да HClO₄ (аля HO-ClO₃) это сильная кислота (3-1=2), но уже серная H₂SO₄ = (HO)₂SO₂ внезапно слабая, а H₃PO₄ вообще бессмысленная.
Правильнее было бы тогда сказать что расшифровка применима к формуле H_nЭO_m, но и так все неидеально.
В этом виде правило значится тут

[maze]

Вообще-то NH4OH диссоциирован полностью. Только его равновесие с NH3*H2O сильно смещено в сторону второго

Ок, полностью так полностью.
А так я и не отрицаю, что в сторону NH3*H2O смещено равновесие. Может, коряво выразилась изначально.

Ряд HCl - HBr - HI сюда тоже не попадает

Но они-то все сильные! А вот H2S и H2Se уже слабые. Да и вода, откровенно говоря, как кислота весьма хреновата.

Или для галоид водородов. Все дело в энергии связи между ионами, которая убывает с увеличением расстояния. Поэтому чем болше радиус галогена тем больше расстояние между ионами и тем легче они диссоциируют.

О! Точно! Потому HF и слабая. Там связь короткая (и фтор маленький, и водород), разорвать сложно -- притяжение очень уж сильно.
В галогеноводородах, конечно, сила увеличивается сверху вниз, но прям кардинальная разница наблюдается скорее между ними и халькогеноводородами, а не между хлоро- и бромоводородом.

А чем принципиально NH3*H2O отличается от NH4OH?

Принципиально -- структурой.

[ Post made via Android ]

[Гесс]

О! Точно! Потому HF и слабая. Там связь короткая (и фтор маленький, и водород), разорвать сложно -- притяжение очень уж сильно.

Физические свойства фтороводорода и воды сильно выпадают из соответствующих рядов (отсюда растут ноги большинста "тайн воды") изза очень большой роли водородных связей.

[Alex K]

Есть, в принципе, правило: для (OH)nЭOm сила по первой ступени зависит от m - m=0 - слабые, 1 - средние, 2 и более - сильные

Не очень понял - речь ведь про кислоты - почему формула (OH)nЭОm? Я наверняка просто не знаю - я думал формула кислот HnAc - водород, показывающий основность кислоты и кислотный остаток.

Потому что в большинстве кислородных кислот (кислородсодержащих) водород соединен с центральным атомом через кислород. посмотрите структурные формулы скажем хлорной кислоты или перманганата (соли марганцевой кислоты).
Более того, когда вы дойдете до амфотерных оснований, выяснится что водород на первом месте - это условность. И одному и тому же соединению форально можно нарисовать скажем Zn(OH)₂ и это вроде как основаие и H₂ZnO₂ и это вроде как кислота, хотя соединение абсолютно одно и то же.
Формула приведенная выше кривая по другой причине, да HClO₄ (аля HO-ClO₃) это сильная кислота (3-1=2), но уже серная H₂SO₄ = (HO)₂SO₂ внезапно слабая, а H₃PO₄ вообще бессмысленная.

Вы о чем? Для формулы (OH)nЭOm у хлорной m=3 (сильная), у серной m=2 (тоже сильная), у ортофосфорной m=1 (средней силы) в чем проблема?

Правильнее было бы тогда сказать что расшифровка применима к формуле H_nЭO_m, но и так все неидеально.
В этом виде правило значится тут

Это хуже, см., например фосфористую кислоту H3PO3 (средней, однако, силы), которая нифига не (OH)3P, а (OH)2PHO

[Гесс]

а, у вас m а не m-n тогда сорри, был не прав.

Относительно фосфористой - а много ли еще таких примеров? Пример не вписывающийся в обе схемы - Каро.