Definitie en voorbeelden van sterke zuren

Een sterk zuur is er een dat volledig is gedissocieerd of geïoniseerd in een waterige oplossing. Het is een chemische soort met een hoge capaciteit om een ​​proton te verliezen, H⁺. In water verliest een sterk zuur één proton, dat wordt opgevangen door water om het hydroniumion te vormen:

HA (aq) + H₂O → H₃O⁺(aq) + A^-(Aq)

Diprotische en polyprotische zuren kunnen meer dan één proton verliezen, maar de "sterk zuur" pKa-waarde en reactie verwijzen alleen naar het verlies van het eerste proton.

Sterke zuren hebben een kleine logaritmische constante (pKa) en een grote dissociatieconstante (Ka).

De meeste sterke zuren zijn corrosief, maar sommige superzuren niet. Daarentegen kunnen sommige van de zwakke zuren (bijvoorbeeld fluorwaterstofzuur) zeer corrosief zijn.

Naarmate de zuurconcentratie toeneemt, neemt het vermogen om te dissociëren af. Onder normale omstandigheden in water dissociëren sterke zuren volledig, maar extreem geconcentreerde oplossingen niet.

Voorbeelden van sterke zuren

Hoewel er veel zwakke zuren zijn, zijn er weinig sterke zuren. De gemeenschappelijke sterke zuren omvatten:

• HCl (zoutzuur)
• H₂ZO₄ (zwavelzuur)
• HNO₃ (salpeterzuur)
• HBr (waterstofbromide)
• HClO₄ (perchloorzuur)
• HI (hydrojoodzuur)
• p-tolueensulfonzuur (een organisch oplosbaar sterk zuur)
• methaansulfonzuur (een vloeibaar organisch sterk zuur)

De volgende zuren dissociëren bijna volledig in water, dus ze worden vaak beschouwd als sterke zuren, hoewel ze niet zuurder zijn dan het hydroniumion, H₃O⁺:

• HNO₃ (salpeterzuur)
• HClO₃ (chloorzuur)

Sommige chemici beschouwen het hydroniumion, broomzuur, periodiek zuur, perbroomzuur en periodiek zuur als sterke zuren.

Als het vermogen om protonen te doneren wordt gebruikt als het primaire criterium voor zuursterkte, dan zijn de sterke zuren (van sterkste naar zwakste):

• H [SbF₆] (Fluorantimonzuur)
• FSO₃HSbF₅ (magisch zuur)
• H (CHB₁₁cl₁₁) (Carboraan superzuur)
• FSO₃H (fluorzwavelzuur)
• CF₃ZO₃H (triflzuur)

Dit zijn de "superzuren", die worden gedefinieerd als zuren die zuurder zijn dan 100% zwavelzuur. De superzuren protonen permanent water.

Factoren die de zuursterkte bepalen

Je vraagt ​​je misschien af ​​waarom de sterke zuren zo goed dissociëren of waarom bepaalde zwakke zuren niet volledig ioniseren. Een paar factoren spelen een rol:

• Atoomstraal: als de atoomstraal toeneemt, neemt ook de zuurgraad toe. HI is bijvoorbeeld een sterker zuur dan HCl (jodium is een groter atoom dan chloor).
• Elektronegativiteit: hoe meer elektronegatief een geconjugeerde base in dezelfde periode van het periodiek systeem is (A^-), hoe zuurder het is.
• Elektrische lading: Hoe positiever de lading op een atoom, hoe hoger de zuurgraad. Met andere woorden, het is gemakkelijker om een ​​proton van een neutrale soort te nemen dan van een met een negatieve lading.
• Evenwicht: Wanneer een zuur dissocieert, wordt evenwicht bereikt met zijn geconjugeerde base. In het geval van sterke zuren begunstigt het evenwicht het product sterk of bevindt het zich rechts van een chemische vergelijking. De geconjugeerde base van een sterk zuur is veel zwakker dan water als base.
• Oplosmiddel: in de meeste toepassingen worden sterke zuren besproken in relatie tot water als oplosmiddel. Zuurgraad en basiciteit hebben echter betekenis in niet-waterig oplosmiddel. In vloeibare ammoniak ioniseert bijvoorbeeld azijnzuur volledig en kan het als een sterk zuur worden beschouwd, ook al is het een zwak zuur in water.