Forza acida e struttura molecolare

L'acido cloridrico è un acido forte, mentre l'acido fluoridrico è un acido debole. Ma cosa determina la loro forza? La forza degli acidi binari, con solo due elementi, è determinata dall'energia di legame e dalla polarità di legame.

Un acido con un'energia di legame più alta ha un legame più forte e, quindi, sarà un acido più debole. Paragonando gli acidi in un gruppo, il legame in un acido debole, come l'acido fluoridrico, è più difficile da rompere, quindi è meno probabile che l'acido doni protoni. Al contrario, un acido con un'energia di legame inferiore ha un legame più debole e, quindi, sarà un acido più forte.

Per esempio, il legame in un acido forte, come l'acido cloridrico, si rompe più facilmente e dona protoni più prontamente dell'acido fluoridrico. Un legame, come quello dell'acido cloridrico, è polare quando un atomo è più elettronegativo dell'altro. Un composto può agire come un acido quando l'atomo attaccato all'idrogeno ha un'elettronegatività maggiore dell'idrogeno.

L'atomo avrà una carica negativa parziale, consentendo all'idrogeno di avere una carica positiva parziale cosicché possa essere rilasciato come protone. Un acido con una polarità di legame più alta ha un legame più debole e, quindi, sarà un acido più forte. Confrontando i composti in un periodo, l'acido cloridrico è più forte dell'idrogeno solforato poiché il cloro è più elettronegativo dello zolfo e, quindi, rilascia protoni più facilmente.

Se l'idrogeno ha un'elettronegatività uguale o superiore dell'altro atomo, quella molecola non può donare protoni e, quindi, non può agire come un acido. Gli ossiacidi sono acidi in cui un OH è attaccato a un terzo atomo che è più elettronegativo dell'idrogeno. La forza di un ossiacido dipende dall'elettronegatività e dal numero di molecole di ossigeno attaccati al terzo atomo.

Maggiore è l'elettronegatività dell'atomo, più si polarizza, indebolendo il legame tra l'ossigeno e l'idrogeno. Se l'atomo centrale è attaccato ad atomi di ossigeno aggiuntivi, aumenta ulteriormente la polarità del legame fra l'ossigeno e l'idrogeno. Per esempio, l'acido perclorico con tre atomi di ossigeno aggiuntivi è più forte dell'acido clorico con due atomi di ossigeno aggiuntivi.

L'acido clorico, da parte sua, è più forte dell'acido cloridrico, che ha solo un ossigeno aggiuntivo, e acido ipocloroso, senza atomi di ossigeno aggiuntivi. Gli acidi carbossilici sono acidi deboli che contengono un gruppo carbossilico. Il secondo atomo di ossigeno rende il legame ossigeno-idrogeno più polare e pertanto consente alla molecola di donare un protone.

L'acido acetico e l'acido formico sono esempi di acidi carbossilici.