15.13:
قوة الحمض والبنية الجزيئية
15.13:
قوة الحمض والبنية الجزيئية
الأحماض والقواعد الثنائية
في حالة عدم وجود أي تأثير تسوية ، تزداد القوة الحمضية للمركبات الثنائية للهيدروجين مع اللافلزات (A) مع انخفاض قوة رابطة H-A أسفل مجموعة في الجدول الدوري. بالنسبة للمجموعة 17 ، يكون ترتيب زيادة الحموضة هو HF & # 60 ؛ HCl & # 60 ؛ HBr & # 60 ؛ أهلا. وبالمثل ، بالنسبة للمجموعة 16 ، يكون ترتيب زيادة مقاومة الحمض هو H 2 O & # 60؛ H 2 S & # 60 ؛ H 2 Se & # 60؛ H 2 Te. عبر صف في الجدول الدوري ، تزداد القوة الحمضية لمركبات الهيدروجين الثنائية مع زيادة السالبية الكهربية للذرة اللافلزية لأن قطبية رابطة HA تزداد. وبالتالي ، فإن ترتيب زيادة الحموضة (لإزالة بروتون واحد) عبر الصف الثاني هو CH 4 & # 60؛ NH 3 & # 60 ؛ H 2 O & # 60؛ HF. عبر الصف الثالث ، يكون SiH 4 & # 60؛ PH 3 & # 60 ؛ H 2 S & # 60 ؛ حمض الهيدروكلوريك
الأحماض والقواعد الثلاثية
يمكن تكوين المركبات الثلاثية المكونة من الهيدروجين والأكسجين وبعض العناصر الثالثة (& # 8220 ؛ E & # 8221 ؛) كما هو موضح في الصورة أدناه. في هذه المركبات ، ترتبط ذرة E المركزية بواحدة أو أكثر من ذرات O ، وترتبط إحدى ذرات O على الأقل أيضًا بذرة H ، المقابلة للصيغة الجزيئية العامة O m E ( OH) n . قد تكون هذه المركبات حمضية أو قاعدية أو مذبذبة اعتمادًا على خصائص ذرة E المركزية. تتضمن أمثلة هذه المركبات حمض الكبريتيك ، O 2 S (OH) 2 ، حمض الكبريتيك ، OS (OH) 2 ، حمض النيتريك ، O 2 NOH ، حمض البيركلوريك ، O 3 ClOH ، هيدروكسيد الألومنيوم ، Al (OH) 3 ، هيدروكسيد الكالسيوم ، Ca (OH) 2 وهيدروكسيد البوتاسيوم KOH.
إذا كانت الذرة المركزية ، E ، ذات كهرسلبية منخفضة ، فإن جاذبيتها للإلكترونات تكون منخفضة. يوجد ميل ضئيل للذرة المركزية لتشكيل رابطة تساهمية قوية مع ذرة الأكسجين ، والرابطة أ بين العنصر والأكسجين تنكسر بسهولة أكبر من الرابطة ب بين الأكسجين والهيدروجين. ومن ثم ، فإن الرابطة a هي أيونات أيونية ، ويتم إطلاق أيونات الهيدروكسيد في المحلول ، وتتصرف المادة كقاعدة & # 8212 ؛ هذا هو الحال مع Ca (OH) 2 و KOH. تعتبر السالبية الكهربية السفلية من سمات العناصر المعدنية الأكثر ؛ ومن ثم ، فإن العناصر المعدنية تشكل هيدروكسيدات أيونية ، وهي بحكم تعريفها مركبات أساسية.
من ناحية أخرى ، إذا كانت للذرة E طاقة كهربائية عالية نسبيًا ، فإنها تجذب بقوة الإلكترونات التي تشترك فيها مع ذرة الأكسجين ، مما يجعلها رابطة تساهمية قوية نسبيًا. وبذلك تضعف رابطة الأكسجين والهيدروجين ، الرابطة ب ، بسبب إزاحة الإلكترونات نحو إي. السندات ب قطبية وتطلق بسهولة أيونات الهيدروجين إلى المحلول ، لذلك تتصرف المادة كحمض. تعتبر السالبية الكهربية العالية من سمات العناصر غير المعدنية. وبالتالي ، فإن العناصر غير المعدنية تشكل مركبات تساهمية تحتوي على مجموعات OH الحمضية التي تسمى أحماض أوكسيدة.
تؤدي زيادة عدد أكسدة الذرة المركزية E أيضًا إلى زيادة حموضة أحد حامض الأكسيد لأن هذا يزيد من جذب الإلكترونات التي يتشاركها مع الأكسجين وبالتالي يضعف رابطة O-H. حامض الكبريتيك ، H 2 SO 4 ، أو O 2 S (OH) 2 (برقم أكسدة الكبريت من +6) ، أكثر حمضية من حمض الكبريت ، H 2 SO 3 ، أو OS (OH) 2 (برقم أكسدة الكبريت من +4). وبالمثل ، حمض النيتريك ، HNO 3 ، أو O 2 NOH (N عدد الأكسدة = +5) ، أكثر حمضية من حمض النيتروز ، HNO 2 ، أو ONOH (عدد الأكسدة N = +3). في كل من هذه الأزواج ، يكون عدد أكسدة الذرة المركزية أكبر بالنسبة للحمض الأقوى.
أحماض الكربوكسيل
تحتوي الأحماض الكربوكسيلية على مجموعة الكربوكسيل. الأحماض الكربوكسيلية هي أحماض ضعيفة بمعنى أنها ليست مؤينة بنسبة 100٪ في الماء.
يعمل حمض الكربوكسيل كحمض ضعيف لأن الأكسجين الثاني المرتبط بذرة الكربون ، كما في حالة الأكسجين ، يزيد من قطبية رابطة O-H ويجعلها أضعف. علاوة على ذلك ، بعد فقدان البروتون ، يتم تحويل مجموعة الكربوكسيل إلى أيون الكربوكسيل ، والذي يُظهر صدى. تعمل هياكل الرنين المختلفة على تثبيت أيون الكربوكسيل حيث يتم فصل شحنته السالبة على عدة ذرات.
هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 14.3: Relative Strengths of Acids and Bases and Openstax, Chemistry 2e, Section 20.3 Aldehydes, Ketones, Carboxylic Acids, and Esters.