Savak

A savak  olyan kémiai vegyületek , amelyek képesek hidrogénkationt átadni ( Brønsted -savak), vagy olyan vegyületek, amelyek képesek elektronpárt elfogadni kovalens kötés kialakítására ( Lewis -savak ) [1] .

A mindennapi életben és a technológiában a savak általában Bronsted savakat jelentenek, amelyek vizes oldatokban feleslegben képeznek hidrogénionokat H 3 O + . Ezen ionok jelenléte a savas oldatok savanyú ízét, az indikátorok színének megváltoztatását , valamint nagy koncentrációban a savak irritáló hatását okozza. A savak mozgékony hidrogénatomja fématomokkal helyettesíthető fémkationokat és a savmaradék anionjait tartalmazó sók képződésével .

Egy sav meghatározása

A savakkal kapcsolatos elképzelések fejlődésének története

A savakat, mint a számos hasonló tulajdonsággal rendelkező kémiai vegyületek osztályát ősidők óta ismerték.

1778-ban Antoine Lavoisier francia kémikus azt javasolta, hogy savas tulajdonságaik az oxigén jelenlétének köszönhetőek . Ez a hipotézis tarthatatlannak bizonyult, mivel sok sav összetételében nincs oxigén, míg sok oxigéntartalmú vegyület nem mutat savas tulajdonságokat. Azonban ez a hipotézis adta az oxigénnek mint kémiai elemnek a nevét [2] . Justus Liebig német kémikus 1833-ban a savat olyan hidrogéntartalmú vegyületként határozta meg, amelyben a hidrogén helyettesíthető fémmel [2] .

Az első kísérletet a savakra és bázisokra vonatkozó általános elmélet megalkotására Svante Arrhenius svéd fizikai kémikus tette . 1887-ben megfogalmazott elméletében a savat olyan vegyületként határozták meg, amely vizes oldatban H + hidrogénionokká disszociál [2] . Az Arrhenius-elmélet gyorsan megmutatta korlátait. Először is azt találták, hogy lehetetlen elképzelni egy oldatlan H + kation létezését az oldatban; másodszor, az Arrhenius-elmélet nem vette figyelembe az oldószer hatását a sav-bázis egyensúlyra; végül kiderült, hogy az elmélet nem-vizes rendszerekre nem alkalmazható [3] .

Franklin 1924-ben megalkotott oldószerelmélete szerint a sav olyan anyag volt, amely feloldódva megnövelte ugyanazon kationok számát, amelyek az oldószer disszociációja során keletkeznek. Ez az elmélet fontos szerepet játszott a savak nem vizes oldatainak vizsgálatában. A savak és bázisok kémiai elmélete A. Hanch (1917-1927) munkáiban alakult ki . Hanch szerint a hidrogénvegyületeket savaknak nevezik, amelyekben ez utóbbit fém- vagy nemfémes gyökkel helyettesítve só képződik [2] .

1923-ban jelentek meg a Brønsted-Lowry és Lewis savakra és bázisokra vonatkozó elméletei, amelyeket napjainkban is széles körben használnak [4] .

Sav a Brønsted-Lowry elméletben

A savak és bázisok protonelméletében, amelyet 1923-ban egymástól függetlenül és szinte egyszerre terjesztett elő J. Bronsted dán és T.-M. angol tudós . Lowry (Lauri) szerint a sav egy vegyület vagy molekulaion, amely képes protont adományozni egy másik kémiai vegyületnek - egy bázisnak [5] . A Brønsted-Lowry elmélet szerint a savak és bázisok kémiai kölcsönhatásában mindig részt vesz egy sav - protondonor (Brønsted sav) és konjugált bázisa - minden olyan vegyület, amely képes protont kötni (Brønsted-bázis). Mivel a bázis felfogható egy proton savból való eltávolításának termékeként, a konjugált sav elektromos töltése mindig eggyel kisebb, mint a konjugált bázis töltése. Például a HCl sav konjugált bázisának, a Cl - [6] [2] kloridionnak felel meg .

Sav a Lewis-elméletben

Az 1923-ban G. N. Lewis amerikai fizikai kémikus által javasolt elektronelmélet szerint a sav olyan anyag, amely elfogad egy elektronpárt , és ennek az elektronpárnak köszönhetően kötést hoz létre egy Lewis-bázissal [7] . A savak a Lewis-elméletben lehetnek kitöltetlen nyolcelektronhéjú molekulák (BF 3 , SO 3 ), komplexképző fémkationok (Fe 2+ , Zn 2+ ), átmenetifém- halogenidek (TiCl 4 ), poláris kettős kötéssel rendelkező molekulák ( SO 2 ) , karbokationok . A Brønsted-Lowry elmélethez képest a Lewis-elmélet általánosabb, és a savak szélesebb körét fedi le [3] [4] .

A kulcsfontosságú tulajdonság, amely meghatározza a Lewis-sav és a Lewis-bázis kölcsönhatási képességét, az elektronpárt befogadó legalacsonyabb szabad molekulapálya és a legmagasabban elfoglalt molekulapálya közötti energiamegfelelés, amelyről ez az elektronpár távozik. Ezt a képességet a Pearson-féle kemény és lágy savak és bázisok elve (HICA elv) keretében vették figyelembe . Ez az elv megállapítja, hogy a lágy savak a legvalószínűbben lépnek kölcsönhatásba lágy bázisokkal, és a kemény savak a kemény bázisokkal. Ebben az esetben a kemény savak olyan Lewis-savak, amelyek nagy pozitív töltéssel, nagy elektronegativitással és alacsony polarizálhatósággal rendelkeznek . Ezzel szemben a lágy savaknak alacsony a pozitív töltése, alacsony az elektronegativitása és nagy a polarizálhatósága. Mivel ezek a tulajdonságok zökkenőmentesen változnak, számos Lewis-sav a kemény és a lágy között köztes pozíciót foglal el [4] . A GMKO elvének nincs kvantitatív kritériuma a savak szilárdságának megítélésére, így analitikai számításokra nem alkalmazható [3] .

Sav Usanovics általános elméletében

1939 -ben M. I. Usanovics megfogalmazta a savakra és bázisokra vonatkozó általános elméletet, amely szerint a sav olyan részecske, amely képes kationokat adni , beleértve a protont , vagy hozzáadni anionokat , beleértve az elektronokat is . Így a sav fogalmába Usanovich szerint a Bronsted- és Lewis-savak, valamint az oxidálószerek is beletartoznak [3] . Ráadásul Usanovich általános elméletében a savasság és a bázikusság fogalmát nem az anyag függvényének tekinti, hanem annak a szerepének, amelyet a reakciópartnertől függően játszik [9] .

Savak osztályozása

A Lewis-savakra és Bronsted-savakra való felosztáson kívül az utóbbiakat általában különféle formai kritériumok szerint osztályozzák:

• Az oxigénatomok mennyisége szerint [10] :

• anoxikus ( HCl , H 2 S , HCN ) - halogenidek , pszeudohalogenidek és kis szénatomszámú kalkogenidek vizes oldatai ;
• oxigéntartalmú ( HNO 3 , H 2 SO 4 , C 6 H 5 COOH ). A szervetlen oxigéntartalmú savak savas hidroxidok .

• A savas hidrogénatomok száma szerint [ 10] :

• egybázisú ( HNO 3 );
• kétbázisú ( H2SeO4 ) ; _
• hárombázisú ( H3PO4 , H3BO3 , H3PO3S ) ; _ _ _ _ _ _ _ _
• többbázisú ( H 8 C 6 O 7 ).

• Erővel
  • Az erősek szinte teljesen disszociálnak, a disszociációs állandók nagyobbak, mint 1⋅10 −3 ( HNO 3 );
  • Gyenge - a disszociációs állandó kisebb, mint 1⋅10 −3 ( ecetsav Ka = 1,7⋅10 −5 ) .
• A fenntarthatóság szerint
  • Stabil ( H2SO4 ) ; _
  • Instabil ( H 2 CO 3 ).
• Azáltal, hogy a kémiai vegyületek osztályaiba tartozik
  • szervetlen ( HBr , H2SO4 ) ; _ _
  • Szerves ( HCOOH , CH 3 COOH , C 3 H 2 O 2 );
• A volatilitás szerint
  • illékony ( HNO3 , H2S ) ; _
  • Nem illékony ( H 2 SO 4 );
• Vízben való oldhatóság alapján
  • oldható ( H2SO4 ) ; _
  • Oldhatatlan ( H 2 SiO 3 );
• A fématomok tartalma szerint
  • Fémtartalmú ( HMnO 4 , H 2 TiO 3 );
  • Nem fémes ( HNO 3 , HCN ).

Savak nómenklatúrája

A szervetlen savak nómenklatúrája

Az oxigéntartalmú savak neve két részből áll: a sav tulajdonnévből, melléknévként kifejezve, és a sav csoportszóból ( kénsav , foszforsav ). A sav tulajdonnevét a savképző elem orosz nevéből alakítják ki különféle utótagok hozzáadásával:

• -n- , -ov- , -ev- (ha az elem egyszeres vagy legmagasabb oxidációs állapotban van );
• a közbenső oxidációs állapotot +5 a -novat- utótag jelöli ( klórsav HClO 3 , brómsav HBrO 3 , jódsav HIO 3 );
• a +3 és +4 közbenső oxidációs állapotokat az -(s)ist- ( arzénsav HAsO 2 , klórsav HClO 2 ) utótag jelöli;
• a +1 oxidációs állapotot a -novatist- utótag jelöli ( salétromsav H 2 N 2 O 2 , hipoklórsav HClO).

Ha két savban a savképző elem azonos oxidációs állapotban van, de a savak „víztartalmukban” különböznek, akkor alacsonyabb oxigéntartalmú savnál a névhez a meta- előtag kerül , savnál pedig magas oxigéntartalmú orto- , például metafoszforsav HPO 3 és ortofoszforsav H 3 PO 4 előtag .

A több savképző elemet tartalmazó oxigéntartalmú savakat izopolisavaknak nevezzük . Általában hagyományos nevükön emlegetik őket ( difoszforsav H 4 P 2 O 7 , dikénsavas H 2 S 2 O 7 ).

Azokat a savakat, amelyekben az oxigénatomokat kénatomok helyettesítik , tiosavaknak nevezzük , és a megfelelő tio- ( tiofoszforsav H 3 PO 3 S) előtaggal rendelkeznek. Ha a sav- vagy oxigénatomok hidroxilcsoportjait halogénatommal vagy aminocsoporttal helyettesítjük , akkor a névhez a megfelelő előtagot is hozzá kell adni ( amidofoszforsav H 2 PO 3 NH 2 ), és a szubsztituált kénsavak hagyományosan szulfonsavaknak ( klórszulfonsav ClSO 3 H) nevezik.

Az -OO- peroxidhíddal rendelkező savak peroxosavak , és peroxo- ( peroxomono-kénsav H 2 SO 5 ) vagy over- ( perkénsav ) előtaggal rendelkeznek [11] .

A savak szisztematikus elnevezésében a savképző elem latin nevének tövébe az -at utótag kerül, az anionban fennmaradó elemek vagy csoportjaik neve pedig előtagokkal van jelölve. Zárójelben jelölje a savképző elem oxidációs állapotát, ha annak egész értéke van. Egyébként a név tartalmazza a hidrogénatomok számát is: HClO 4  - hidrogén-tetraoxoklorát (VII) (perklórsav), HAuCl 4  - hidrogén-tetraklór-aurát (III) (sósav), H [Sb (OH) 6 ] - hexahidroxoantibát (V ) ) hidrogén stb. [12]

A szerves savak nómenklatúrája

Hagyományosan a legegyszerűbb karbonsavaknál a triviális elnevezések a leggyakoribbak , amelyek egy része már a 17. században keletkezett ( ecetsav , vajsav , adipinsav , ftálsav ). A magasabb szénatomszámú, páros szénatomszámú karbonsavaknak triviális neveik is vannak, amelyek azonban annyira hasonlóak, hogy használatuk zavart okozhat ( kaprilsav , kaprinsav ).

A karbonsavak szisztematikus nevei úgy jönnek létre, hogy a savnak megfelelő alkán ( hexánsav , pentakozánsav) nevéhez a -ovoesav végződést adják . A dikarbonsavak esetében a -dikarbonsav ( dekándisav ) végződést használjuk. Néha a név kényelmesebb a -karbonsav végződéssel , ami azt jelenti, hogy a vegyületben egy hidrogénatomot karboxilcsoporttal helyettesítenek. Ezt a megközelítést akkor alkalmazzák, ha a karboxilcsoport egy ciklusos rendszerhez ( ciklopropánkarbonsav ) kapcsolódik.

Ha egy karbonsav peroxidhidat tartalmaz, akkor az ilyen savak nevéhez a peroxi- , per- vagy túl- ( perecetsav , peroxibenzoesav ) előtagokat adjuk .

A kéntartalmú szerves savak jelölésére a -szulfonsav (RSO 3 H), -szulfinsav (RSO 2 H), -szulfonsav (RSOH) végződéseket használjuk, hasonlóképpen hozzáadva az RH kiindulási alkán nevéhez [13 ] .

Savak disszociációja és erőssége

A savak erősségének mennyiségi leírása

A savak és bázisok Brønsted-elmélete, amely a savat protont adni képes részecskének tekinti , lehetővé teszi a sav e képességének – erősségének – számszerűsítését. A savak erősségét egy sav vizes oldatban történő disszociációs reakciójának egyensúlyi állandójával írják le, amelyet K a savassági állandónak is neveznek . Minél nagyobb a K a értéke , annál nagyobb a sav protonadó képessége és annál nagyobb az erőssége. Ezenkívül a savassági állandót kényelmesebb pK a értékként fejezzük ki - Ka értékének  negatív logaritmusa . Például a hidrogén-fluorid disszociációs egyenlete és savassági állandója a következőképpen írható fel [16] [17] :

Többbázisú savak esetében több K a1 , K a2 stb. disszociációs állandót használunk, amelyek megfelelnek az egyes disszociációs lépéseknek. Például a foszforsav három lépésben disszociál [17] :

A savakat hagyományosan erősségük szerint nagyon erősre ( p K a < 0 ), erősre ( 0 < p K a < 4,5 ), közepes erősségűre ( 4,5 < p K a < 9 ), gyengére ( 9 < p K a < ) osztják. 14 ), nagyon gyenge ( p K a > 14 ) [2] .

A savak erősségének hozzávetőleges értékeléséhez Pauling ökölszabályait használjuk . Tehát a H n XO m típusú szervetlen oxigéntartalmú savakra ismert egy empirikus szabály, amely szerint az első állandó értékét az ( m  - n ) értékkel társítják. Ha A = ( m  - n ) = 0, akkor a sav nagyon gyenge, 1-nél gyenge, 2-nél erős, végül 3-nál a sav nagyon erős [18] . Ezen túlmenően, ha egy ilyen savat (HO) a XO b -ként írunk le , különválasztva a hidroxilcsoportokat alkotó oxigénatomokat (megjegyzendő, hogy b = mn), akkor megbecsülhető az első szakasz disszociációs állandójának értéke. egyenlettel:

vagyis az első disszociációs állandó értékét főként a nem hidroxil oxigénatomok száma határozza meg b . Ez a függőség ezen oxigénatomoknak az OH-kötésekre gyakorolt ​​negatív induktív hatásával függ össze, aminek következtében a savmolekulából egy proton eliminációja könnyebbé válik [19] .

L. Pauling nevéhez fűződik a többbázisú savak savasságával kapcsolatos hüvelykujjszabály is, amely szerint a pK a1 , pK a2 , pK a3 többbázisú savak egymást követő disszociációs állandói 1 : 10 -5  : 10 -10 arányban vannak. . A savassági állandók csökkenése a keletkező anion töltésének növekedésével jár [19] . A Pauling-szabályok szerint számított pKa értékek mindössze ±1-el térnek el a kísérletiektől [20] .

A saverősség másik jellemzője lehet az α disszociáció mértéke - az ionokká disszociált savmolekulák számának aránya az oldatban lévő kezdeti mennyiségükhöz képest. A disszociáció mértékét százalékban vagy dimenzió nélküli értékként fejezzük ki 0 és 1 között [21] :

Oldószer hatás

Savak szintezése és differenciálása

Az oldószer jelentős hatással van a sav-bázis egyensúlyra. Különösen a vizes oldatok esetében azt találtuk, hogy minden olyan sav, amelynek savassági állandója pKa < 0 , azonos tulajdonságokkal rendelkezik (például az oldatok pH -ja ). Ez azzal magyarázható, hogy az ilyen savaknál az egyensúly szinte teljesen eltolódik a H 3 O + hidroniumion képződése felé , amely az egyetlen sav oldatban. Valójában a hidrogénion a legerősebb sav a vizes oldatokban, mivel minden erősebb sav teljesen átalakul azzá, és így kiegyenlítődik az erőssége. Például minden olyan sav, amelynek pKa < 0 (HCl, HBr, H 2 SO 4 ), vizes oldatokban teljesen disszociál.

Hasonló helyzet figyelhető meg más oldószereknél is: ha a "sav-oldószer" rendszerben a protikus sav pKa -értéke meghaladja a protonált oldószer (konjugált sav) savasságát, akkor a protonok teljes átvitele megy végbe a savból a savba. oldószer, és a kationok az egyetlen és legerősebb savvá válnak az oldatban protonált oldószer; az oldat savasságát az oldószer konjugált savának savassága határozza meg. Ezt a jelenséget az oldószer kiegyenlítő hatásának nevezzük [22] . Hasonlóképpen a nagyon gyenge savak, amelyeknek pKa > 14 vizes oldatban, erőssége kiegyenlítődik [23] [24] .

A protonált ecetsav CH 3 CO 2 + H 2 savassága jóval nagyobb, mint a protonált víz H 3 O + savassága , így az ecetsavoldatokban jóval alacsonyabb pK a savaknál figyelhető meg a kiegyenlítő hatás.

A 0 és 14 közötti pKa értékű savak nem disszociálódnak teljesen vízben: savas tulajdonságaik oldatban a pKa értékétől függenek . Például a 2,86 , illetve 1,26 pKa értékű monoklór -ecetsav és a diklór -ecetsav nagymértékben különbözik a disszociáció mértékében (0,1 M oldatban az első 11%-kal, a második 52%-kal disszociál [ 25]) . Ebben az esetben az oldószer differenciáló hatásáról beszélünk . A pKa intervallum , amelyben a savak erőssége alapján differenciálódnak, megegyezik az oldószer autoprotolízis állandójával . Különböző oldószereknél ez az intervallum eltérő (víznél 14, etanolnál 19 , ammóniánál 33 , stb.), illetve eltérő a differenciált és szintezett savak halmaza [26] .

Ha az oldószer bázikus tulajdonságokkal rendelkezik, akkor minden benne lévő sav megerősödik, és több sav szilárdodik ki (például ammóniában az ecetsav teljesen disszociál, bár vizes oldatokban átlagos erősségű). Ellenkezőleg, ha az oldószer bázikus tulajdonságai csökkennek, akkor az erős savak gyengülhetnek, és csökken a kiegyenlített savak száma [26] . Az ecetsav például kiegyenlítő oldószerként szolgál a benne teljesen disszociálódó perklórsav HClO 4 , valamint az ecetsavban gyenge sósav HCl és kénsav H 2 SO 4 számára [27] .

A permittivitás hatása

A savak disszociációját erősen befolyásolja az oldószer dielektromos állandója . Ez a hatás különösen akkor szembetűnő, ha két különböző töltéstípusú savat hasonlítunk össze. Egy semleges sav, például fenol C 6 H 5 OH disszociációja során két ion képződik az oldatban. A pozitív töltésű savak, például a trietil -ammónium-ion (C 2 H 5 )NH + , disszociálva egyetlen pozitív töltésű iont képeznek. Így az első esetben a reakció után az ionok száma nő, a második esetben pedig ez a szám nem változik [28] .

Ezért a nagy dielektromos állandójú (polárosabb) oldószerről az alacsonyabb dielektromos állandójú (kevésbé poláris) oldószerekre való átállásnak nagymértékben csökkentenie kell a semleges savak erősségét, és viszonylag csekély hatást kell gyakorolnia a töltött savakra. Tehát vízben a fenol 5-ször erősebb, mint a trietil-ammónium-ion, a metanolban viszont 2500-szor gyengébb ennél az ionnál [28] .

Az anionok specifikus szolvatációjának hatása

Az oldószer nagymértékben növelheti az anyagok savasságát azáltal, hogy specifikusan stabilizálja a disszociáció eredményeként képződő anionokat.

A savak szerkezetének hatása erősségükre

A szerves és szervetlen savak relatív szilárdságát számos tényező határozza meg, amelyek az adott sav szerkezetéhez kapcsolódnak. Gyakran több tényező egyidejűleg hat, így nehéz megjósolni ezek összhatását. A legjelentősebbek közé tartoznak a következő tényezők [29] .

• A savcsoportban lévő szubsztituensek induktív hatása (térhatás). Az elektronegatív szubsztituensek, amelyek negatív induktív hatással rendelkeznek (-I - hatás ), növelik a savak szilárdságát. Például a nitro-ecetsav O 2 NCH 2 COOH majdnem 1000-szer erősebb, mint a CH 3 COOH ecetsav (pKa értéke 1,68 és 4,76). Ennek az az oka, hogy ezek a szubsztituensek stabilizáló hatást fejtenek ki a keletkező savanion negatív töltésére. Még akkor is, ha egy sav pozitív töltésű és a konjugált bázis töltés nélküli, az elektronegatív csoportok növelik a savasságát, mert destabilizálják a savmolekulát, növelve a pozitív töltés mennyiségét. Éppen ellenkezőleg, a + I hatású donor szubsztituensekcsökkentik a savak erősségét. Az induktív hatás a savhely és az azt befolyásoló szubsztituens közötti távolság növekedésével csökken [4] [29] .

• Mezomer hatás (rezonáns hatás). Ha egy sav disszociációja során képződő anionban a negatív töltés a rezonanciajelenség következtében több atom között oszlik meg, akkor az ilyen anion stabilizálódik és a vegyület savassága megnő. Emiatt a karbonsavak  erősebb savak, mint a megfelelő alkoholok (a karboxilát ionok negatív töltése két oxigénatom között oszlik meg ). Hasonló hatás érvényesül a fenoloknál is, ahol az aromás rendszer részt vesz a konjugált bázis negatív töltésének stabilizálásában [4] [29] .
• Összefüggés az atomok elrendezésével a periódusos rendszerben . Minél nagyobb annak az elemnek az elektronegativitása, amelyhez a savas proton kötődik, annál nagyobb a sav erőssége. Emiatt a savasság növekszik, ahogy a periódusos rendszer periódusában balról jobbra halad. Ezenkívül a savasság növekszik a csoporton felülről lefelé haladva, ami a savképző atom sugarának növekedésével és ennek következtében a töltéssűrűség csökkenésével jár együtt, ami végső soron könnyebb disszociációhoz vezet [29] :

A Lewis-savak erősségének változásának mintázatai a kémiai elemek periodikus rendszerében a központi elem elhelyezkedésével is összefüggenek. Tehát az erősebb Lewis-savak azok a molekulák, amelyekből csak egy elektronpár hiányzik a külső elektronréteg befejezéséhez . Emiatt például a gallium(III) -klorid GaCl 3 erősebb sav, mint a cink-klorid ZnCl 2 . Továbbá, ceteris paribus, egy ilyen MX n sav kevésbé erős , amelynek központi atomja nagyobb méretű, ami a pozitív töltésű atommag és a bejövő elektronpár közötti kölcsönhatás gyengülésével jár [29] .

• statikus hatások . Szimmetrikus kétbázisú savak esetén az első lépés disszociációs állandója kétszerese a vártnak, mivel a sav két ionizálható protont tartalmaz. Ugyanakkor a második lépés disszociációs állandója kétszer kisebb a vártnál, mivel a dikarbonsav-dianion két ekvivalens pozícióban protont adhat hozzá. Így a Ka 1 / Ka 2 arány megközelítőleg 4, ami valójában megfigyelhető az egymástól távol eső savcsoportokkal rendelkező dikarbonsavak esetében [29] .

• Hidrogén kötés . Az intramolekuláris hidrogénkötések stabilizáló hatást gyakorolhatnak a keletkező anionokra, és így növelhetik a megfelelő savak szilárdságát. Így az orto - hidroxi-benzoesav pKa értéke 2,98, a para-hidroxi-benzoesavé pedig csak 4,58, mivel az első vegyület képes intramolekuláris hidrogénkötést létrehozni, míg a második nem [29] .
• Térbeli hatások . A Brønsted-savak esetében a sav-bázis reakciók sztérikus gátlása ritka, mivel a proton meglehetősen kicsi. A térhatások sokkal hangsúlyosabbak a Lewis-savak és -bázisok esetében. Például egy tömeges Lewis-sav B t -Bu 3 használatakor a kölcsönhatás erősségét nem a bázis erőssége, hanem annak elektronpárjának térbeli elérhetősége határozza meg [29] .
• hibridizáció . Az alkinek és a HCN viszonylag erősebb savak, mint a kettős kötés és az egyszeres kötés analógjai, mivel az sp hibrid atom anionjai stabilabbak, mint az sp 2 vagy sp 3 hibrid atomok anionjai [29] .

Hammett savassági függvénye és szupersavak

A nagyon erős vagy tömény savak sav-bázis tulajdonságainak kvantitatív értékelése nem végezhető el a pH -skála segítségével , mivel vizes oldatok esetében ezt a skálát alulról pH = 0 korlátozza, ami a H kénsav 5%-os oldatának felel meg. 2 SO 4 . Ugyanakkor felmerül egy ilyen igény. E probléma megoldására 1932-ben L. Hammett és A. Deirup javasolta a H 0 Hammett savassági függvényt . Megközelítésük az volt, hogy a nagyon erős savak sav-bázis egyensúlyát a víznél kevésbé erős bázis jelenlétében tanulmányozzák, és elektronspektroszkópiával megmérjék a bázis protonált és nem protonált formáinak koncentrációarányát . Ez lehetővé tette a savassági skála kiterjesztését a negatív tartományba, lehetővé téve a szervetlen savak tömény oldatainak savasságának felmérését [30] .

A Hammett által bevezetett savassági skálát széles körben használják a szupersavak – a 100%-os kénsav  savasságánál nagyobb savasságú közegek – erősségének meghatározására [31] , amelyre a Hammett-savassági függvény H 0 = –12. Az egyes szervetlen vegyületek közül erős savak a perklórsav HClO 4 ( H 0 = -13), a klórszulfonsav ClSO 3 H ( H 0 = -13,8) és a fluorszulfonsav FSO 3 H ( H 0 = -15,1). A legerősebb ismert szerves sav a trifluor-metánszulfonsav CF 3 SO 3 H ( H 0 = -14,1) [30] .

A szupersavak közé tartoznak a Bronsted-savak és Lewis-savak keverékei is, például HF és antimon(V) -fluorid SbF 5 keveréke különböző arányban ( H 0 < -30 1:1 arányban). A szupersav jól ismert példája az óleum , ahol a Lewis-sav szerepét SO 3 tölti be , amely kénsavval reagálva H 2 S 2 O 7 szupersavat eredményez ( H 0 = -14,5) [30 ] .

Savak kémiai tulajdonságai

• Bázikus oxidokkal való kölcsönhatás sót és vizet képezve :

• Kölcsönhatás amfoter oxidokkal , sót és vizet képezve :

• Kölcsönhatás lúgokkal , sót és vizet képezve ( semlegesítési reakció ) :

• Oldhatatlan bázisokkal reagálva sót és vizet képezve, ha a felhasznált sav oldható [32] :

• Kölcsönhatás sókkal , ha csapadék válik ki , vagy gáz szabadul fel :

• Az erős savak kiszorítják a gyengébbeket sóikból :

(ebben az esetben instabil szénsav H 2 CO 3 képződik , amely azonnal vízzé és szén-dioxiddá bomlik )

• A hidrogénig terjedő aktivitási sorozat fémei kiszorítják a savas oldatból (kivéve a tetszőleges koncentrációjú salétromsavat HNO 3 és a tömény kénsavat H 2 SO 4 ), ha a keletkező só oldható :

• Salétromsavval és tömény kénsavval a reakció eltérően megy végbe:

• A szerves savakra jellemző az észterezési reakció (az alkoholokkal való kölcsönhatás észtert és vizet képezve ):

Például:

• Nem poláris oldószerben (például benzolban) a savmolekulák dimerekké alakulhatnak:

Savak beszerzése

A savak a következőket kapják:

• A nem fémek hidrogénnel való kölcsönhatása révén:

• Kénsav szilárd sókkal való reagáltatásával:

A nem illékony kénsav hevítéskor képes kiszorítani az illékony savakat sóikból (hidrogén-bromid és hidrogén-jodid tömény kénsavval történő oxidációjuk miatt így nem nyerhető) [33] .

• Savas oxidok vízzel való reakciójával:

Lásd még

• Savak és bázisok elméletei
• Aprotinsav
• Disszociációs állandó
• Szupersav

Megjegyzések

1. ↑ A pivalinsav a pinakolin oxidációjával állítható elő, és a valeriánsav izomerje.

Jegyzetek

1. ↑ IUPAC Gold Book - Acid . Letöltve: 2013. április 15. Az eredetiből archiválva : 2013. április 17.. (határozatlan)
2. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 Chemical Encyclopedia / Szerk. I. L. Knunyants. - M . : Nagy Orosz Enciklopédia, 1992. - T. 2. - S. 393-395. — ISBN 5-85270-039-8 .
3. ↑ 1 2 3 4 Zolotov Yu. A., Dorokhova E. N., Fadeeva V. I. et al. , Fundamentals of Analytical Chemistry. 1. könyv. Általános kérdések. Elválasztási módszerek / Szerk. Yu. A. Zolotova. - 2. kiadás, átdolgozva. és további - M . : Felsőiskola, 1999. - S. 118. - ISBN 5-06-003558-1 .
4. ↑ 1 2 3 4 5 6 Moszkva VV A sav és bázis fogalma a szerves kémiában  // Soros Oktatási Folyóirat. - 1996. - 12. sz . - S. 33-40 .
5. ↑ IUPAC Gold Book - Brønsted sav . Letöltve: 2013. április 15. Az eredetiből archiválva : 2013. április 17.. (határozatlan)
6. ↑ IUPAC Gold Book - konjugált sav-bázis pár . Letöltve: 2013. április 15. Az eredetiből archiválva : 2013. április 17.. (határozatlan)
7. ↑ IUPAC Gold Book - Lewis sav . Letöltve: 2013. április 15. Az eredetiből archiválva : 2013. április 17.. (határozatlan)
8. ↑ Zolotov et al., 1999 , p. 152.
9. ↑ Kusainova K. M. Nincsenek se savak, se bázisok! Egy félig elfeledett elméletről és alkotójáról  // Kémia és élet. - 2004. - 6. sz . - S. 40-44 .
10. ↑ 1 2 Rudzitis G. E., Feldman F. G. Chemistry. Szervetlen kémia. 8. évfolyam. - 15. kiadás - M . : Oktatás, 2011. - S. 101. - ISBN 978-5-09-025532-5 .
11. ↑ Lidin R. A., Molochko V. A., Andreeva L. L., Tsvetkov A. A. A szervetlen anyagok nómenklatúrájának alapjai / Szerk. B. D. Stepina. - M .: Kémia, 1983. - S. 39-45.
12. ↑ Stepin B. D., Cvetkov A. A. Szervetlen kémia / Szerk. B. D. Stepina. - M . : Felsőiskola, 1994. - S. 18-19. — ISBN 5-06-001740-0 .
13. ↑ Kahn R., Dermer O. Bevezetés a kémiai nómenklatúrába = Introduction to Chemical Nomenclature / Per. angolról. N. N. Shcherbinovskaya, szerk. V. M. Potapova és R. A. Lidin. - M .: Kémia, 1983. - S. 131-134.
14. ↑ Terney A. Modern szerves kémia. T. 2. - M . : Mir, 1981. - S. 103.
15. ↑ Senning A. Elsevier's Dictionary of Chemoetimology. A kémiai nómenklatúra és terminológia whisky-je és honnan. - Elsevier, 2007. - 434 p. — ISBN 978-0-444-52239-9 .
16. ↑ Zolotov et al., 1999 , p. 121-122.
17. ↑ 1 2 Rabinovich V. A., Khavin Z. Ya. Rövid kémiai kézikönyv. - Szerk. 2., rev. és további - Leningrád: Kémia, 1978. - S. 235.
18. ↑ Chemical Encyclopedia, 1992 , 2. kötet, p. 396.
19. ↑ 1 2 Drozdov A. A., Zlomanov V. P. D. I. Mengyelejev periodikus rendszerének főcsoportjainak elemeinek kémiája: halogének. 9. A klór oxosavainak tulajdonságai (1998). Letöltve: 2013. április 17. Az eredetiből archiválva : 2013. február 16.. (határozatlan)
20. ↑ Shriver, Atkins, 2004 , p. 244.
21. ↑ Chemical Encyclopedia, 1992 , 5. kötet, p. 432.
22. ↑ Szintező hatás // IUPAC A fizikai szerves kémiában használt kifejezések szójegyzéke. Pure & Appl. Chem., Vol. 51. o. 1768 (nem elérhető link) . Letöltve: 2013. április 24. Az eredetiből archiválva : 2013. október 4.. (határozatlan) 
23. ↑ Reutov et al., 2010 , p. 230-232.
24. ↑ Szervetlen kémia / Szerk. Yu. D. Tretyakova. - M . : Akadémia, 2004. - T. 1. - S. 89-94. — ISBN 5-7695-1446-9 .
25. ↑ Reutov et al., 2010 , p. 231.
26. ↑ 1 2 Zolotov et al., 1999 , p. 123-125.
27. ↑ Tanganov B. B. Kémiai elemzési módszerek . - Ulan-Ude: ESGTU Publishing House, 2005. - P. 8-14. — ISBN 5-89230-037-4 .
28. ↑ 1 2 Reutov et al., 2010 , p. 233.
29. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 március J. Szerves kémia. Reakciók, mechanizmusok és szerkezet. T. 1 / Per. angolról. Z. E. Samoilova, szerk. I. P. Beletskaya. - M . : Mir, 1987. - S. 340-346.
30. ↑ 1 2 3 Steingarts V. D. Superacids  // Soros Educational Journal. - 1999. - 3. sz . - S. 82-87 .
31. ↑ IUPAC Gold Book - szupersav . Letöltve: 2013. április 23. Az eredetiből archiválva : 2013. április 28.. (határozatlan)
32. ↑ Manuilov A.V., Rodionov V.I. - Savak. A savak osztályozása. Kémiai tulajdonságok. Archivált : 2010. február 21. a Wayback Machine -nél // A kémia alapjai. Internetes oktatóanyag.
33. ↑ Pavel Orzsekovszkij, Ljudmila Mescserjakova, Marina Shalashova. Kémia. 9. évfolyam Tankönyv oktatási intézmények számára. - Túzok. - Moszkva: Astrel, 2016. - 124. o.

Irodalom

• Reutov O. A., Kurts A. L., Butin K. P. Szerves kémia. - 3. kiadás - M . : Binom. Tudáslaboratórium, 2010. - 1. évf. - 567 p. — ISBN 978-5-94774-613-6 .
• Shriver D., Atkins P. Inorganic Chemistry = Inorganic Chemistry / Per. angolról. M. G. Rozova, S. Ya. Istomin, M. E. Tamm, szerk. V. P. Zlomanova. - M . : Mir, 2004. - T. 1. - 679 p. — ISBN 5-03-003628-8 .

Linkek

• All About Acids Archiválva : 2010. február 21. a Wayback Machine -nál
• Szerves és szervetlen savak Archivált 2009. szeptember 5-én a Wayback Machine -nél
• Savak: oxigénmentes és oxigéntartalmú, anoxikus és oxigéntartalmú savak sói, kémiai reakciók típusai Archivált 2013. szeptember 16. a Wayback Machine -nél