Кислотная сила и молекулярная структура

Соляная кислота сильная кислота, а фтористоводородная кислота слабая кислота. Но что определяет их силу? Сила бинарных кислот, состоящих всего из двух элементов, определяется энергией связи и полярностью связи.

Кислота с более высокой энергией связи имеет более сильную связь и, следовательно, будет более слабой кислотой. Сравнивая кислоты в группе, связь в слабой кислоте, такой как фтористоводородная кислота, труднее разорвать, поэтому кислота с меньшей вероятностью будет отдавать протоны. Напротив, кислота с более низкой энергией связи имеет более слабую связь и, следовательно, будет более сильной кислотой.

Например, связь в сильной кислоте, такой как соляная кислота, легче разрывается, и соляная кислота легче отдает протоны, чем фтористоводородная. Связь, как в соляной кислоте, полярна, когда один атом более электроотрицателен, чем другой. Соединение может действовать как кислота, когда атом, присоединенный к водороду, имеет более высокую электроотрицательность, чем водород.

Атом будет иметь частичный отрицательный заряд, позволяя водороду иметь частичный положительный заряд, чтобы он мог высвободиться в виде протона. Кислота с более высокой полярностью связи имеет более слабую связь и, следовательно, будет более сильной кислотой. Сравнивая соединения в периоде, соляная кислота сильнее, чем сероводород, так как хлор более электроотрицателен, чем сера, и, следовательно, легче отдает протоны.

Если водород имеет такую же или большую электроотрицательность, чем другой атом, эта молекула не может отдавать протоны и, следовательно, не может действовать как кислота. Оксикислоты это кислоты, в которых группа ОН присоединена к третьему атому, который является более электроотрицательным, чем водород. Сила оксикислоты зависит от электроотрицательности и количества атомов кислорода, присоединенных к третьему атому.

Чем выше электроотрицательность атома, тем сильнее он поляризуется, ослабляя связь между кислородом и водородом. Если центральный атом присоединен к дополнительным атомам кислорода, это еще больше увеличивает полярность связи между кислородом и водородом. Например, хлорная кислота с тремя дополнительными атомами кислорода сильнее, чем хлорная кислота с двумя дополнительными атомами кислорода.

Хлорная кислота, в свою очередь, сильнее хлористой кислоты, которая имеет только один дополнительный атом кислорода и хлорноватистой кислоты без дополнительных атомов кислорода. Карбоновые кислоты это слабые кислоты, содержащие карбоксильную группу. Второй атом кислорода делает связь кислород-водород более полярной и тем самым позволяет молекуле отдавать протон.

Уксусная кислота и муравьиная кислота являются примерами карбоновых кислот.