酸性強度と分子構造

塩酸は強酸ですが、フッ化水素酸は弱酸です。しかし、何が彼らの強さを決定するのでしょうか?

2つの元素のみを含む二元酸の強度は、結合エネルギーと結合極性によって決まります。

結合エネルギーが高い酸は結合が強いため、酸が弱くなります。グループ内の酸を比較すると、フッ化水素酸のような弱酸の結合は壊れにくいため、酸がプロトンを提供する可能性が低くなります。

対照的に、結合エネルギーが低い酸は結合が弱いため、より強い酸になります。たとえば、塩酸のような強酸の結合は、フッ化水素酸よりも簡単に切断され、プロトンを提供しやすくなります。

塩酸のような結合は、一方の原子がもう一方の原子よりも電気陰性度が高い場合、極性になります。

水素に結合した原子が水素よりも高い電気陰性度を持つ場合、化合物は酸として作用することができます。原子は部分的な負電荷を持つため、水素は部分的な正電荷を持つことができるため、陽子として放出できます。

結合極性が高い酸は結合が弱いため、より強い酸になります。

期間をまたいで化合物を比較すると、塩素は硫黄よりも電気陰性度が高く、したがって陽子を放出しやすいため、塩酸は硫化水素よりも強力です。

水素が他の原子と同等またはそれ以上の電気陰性度を持っている場合、その分子はプロトンを供与できないため、酸として作用することはできません。

オキシ酸は、水素よりも電気陰性度の高い第3の原子にOHが結合している酸です。オキシ酸の強度は、電気陰性度と3番目の原子に結合している酸素の数に依存します。

原子の電気陰性度が高いほど、原子は分極し、酸素と水素の間の結合を弱めます。

中心原子が追加の酸素原子に結合している場合、酸素と水素との間の結合の極性がさらに増加します。

たとえば、酸素原子が3つ追加された過塩素酸は、酸素原子が2つ追加された塩素酸よりも強力です。一方、塩素酸は、酸素が1つしかなく、次亜塩素酸が1つしかなく、酸素原子が追加されていない亜塩素酸よりも強力です。

カルボン酸は、カルボキシル基を含む弱酸です。2番目の酸素原子は、酸素-水素結合をより極性にし、それによって分子がプロトンを供与することを可能にします。酢酸とギ酸はカルボン酸の例です。