Acides caractéristiques et exemples

Le les acides ce sont des composés qui ont tendance à donner des protons ou à accepter une paire d'électrons. De nombreuses définitions (Bronsted, Arrhenius, Lewis) caractérisent les propriétés des acides et chacune d’elles est complétée pour donner une image globale de ce type de composés.

Dans la perspective précédente, toutes les substances connues peuvent être acides, mais seules celles qui se distinguent nettement des autres sont considérées comme telles. En d'autres termes: si une substance est un donneur extrêmement faible de protons, par rapport à l'eau, par exemple, on peut dire que ce n'est pas un acide.

Si oui, quels sont exactement les acides et leurs sources naturelles? On en trouve un exemple typique dans de nombreux fruits: comme les agrumes. Les limonades ont leur saveur caractéristique due à l'acide citrique et à d'autres composants.

La langue peut détecter la présence d'acides, comme elle le fait avec d'autres arômes. En fonction du niveau d'acidité desdits composés, le goût devient plus intolérable. De cette façon, la langue fonctionne comme une mesure organoleptique de la concentration en acides, en particulier la concentration en ions hydronium (H₃O⁺).

D'autre part, les acides ne se trouvent pas seulement dans les aliments, mais aussi dans les organismes vivants. De même, les sols présentent des substances qui peuvent les caractériser comme des acides; tel est le cas de l’aluminium et d’autres cations métalliques.

Index

• 1 Caractéristiques des acides
  • 1.1 Ils ont des hydrogènes pauvres en densité d'électrons
  • 1.2 Force ou acidité constante
  • 1.3 Il a des bases conjuguées très stables
  • 1.4 Ils peuvent avoir des charges positives
  • 1.5 Vos solutions ont des valeurs de pH inférieures à 7
• 2 exemples d'acides
  • 2.1 halogénures d'hydrogène
  • 2.2 Oxoacides
  • 2.3 Super acides
  • 2.4 Acides organiques
• 3 références

Caractéristiques des acides

Quelles caractéristiques un composé doit-il, selon les définitions existantes, être considéré comme acide?

Doit être capable de générer des ions H⁺ et OH^- dissous dans l'eau (Arrhenius), il doit donner très facilement des protons à d'autres espèces (Bronsted) ou, finalement, il doit pouvoir accepter une paire d'électrons chargés négativement (Lewis).

Cependant, ces caractéristiques sont étroitement liées à la structure chimique. Ainsi, en apprenant à l’analyser, on peut en déduire la force de l’acidité ou quelques composés dont l’un des deux est le plus acide.

Ils ont des hydrogènes pauvres en densité d'électrons

Pour la molécule de méthane, CH₄aucun de ses hydrogènes ne présente une déficience électronique. En effet, la différence d'électronégativité entre le carbone et l'hydrogène est très faible. Mais si l’un des atomes d’H était remplacé par un atome de fluor, il se produirait alors un changement remarquable du moment dipolaire: H₂FC-H.

H il subit un déplacement de son nuage électronique vers l'atome adjacent lié à F, ce qui est égal, δ + est augmenté. Encore une fois, si un autre H est remplacé par un autre F, alors la molécule resterait comme: HF₂C-H.

Or δ + est encore plus grand, puisque ce sont deux atomes de F, fortement électronégatifs, qui soustraient la densité électronique de C, et celle-ci en conséquence, à H. Si le processus de substitution se poursuivait, il serait finalement obtenu: F₃C-H.

Dans cette dernière molécule H il présente, en conséquence des trois atomes de F voisins, une déficience électronique marquée. Ce δ + ne passe pas inaperçu pour les espèces assez riches en électrons pour les dépouiller H et, de cette façon, F₃CH être chargé négativement:

F₃C-H +: N^- (espèce négative) => F₃C:^- + HN

L'équation chimique ci-dessus peut également être considérée de cette manière: F₃CH donne un proton (H⁺, le H une fois détaché de la molécule) a: N; ou, F₃CH gagne une paire d'électrons de H être donné à ce dernier une autre paire de: N^-.

Force ou acidité constante

Combien f₃C:^- est présent dans la dissolution? Ou combien de molécules F₃CH peut donner de l'hydrogène hydrogène à N? Pour répondre à ces questions, il est nécessaire de déterminer la concentration de F₃C:^- ou de HN et, en utilisant une équation mathématique, établir une valeur numérique appelée constante d’acidité, Ka.

Alors que plus de molécules F₃C:^- ou HN se produire, plus d'acide sera F₃CH et plus grand votre Ka. De cette manière, Ka aide à clarifier, quantitativement, quels composés sont plus acides que d'autres; et, de même, rejette comme les acides ceux dont le Ka est extrêmement petit.

Certains Ka peuvent avoir des valeurs autour de 10^-1 et 10^-5, et d'autres, des millions de petites valeurs comme 10^-15 et 10^-35. On peut dire alors que ces derniers, présentant lesdites constantes acides, sont des acides extrêmement faibles et peuvent être jetés tels quels.

Alors, laquelle des molécules suivantes a le plus haut Ka: CH₄, CH₃F, CH₂F₂ ou CHF₃? La réponse réside dans l'absence de densité électronique, δ + dans les hydrogènes de celui-ci.

Mesures

Mais quels sont les critères pour standardiser les mesures Ka? Sa valeur peut varier énormément selon les espèces qui recevront le H⁺. Par exemple, si: N est une base forte, Ka sera grande; mais si au contraire c'est une base très faible, Ka sera petit.

Les mesures de Ka sont effectuées à l'aide des bases (et acides) les plus courantes et les plus faibles: l'eau. Selon le degré de don de H⁺ aux molécules H₂Ou, à 25 ° C et à la pression d'une atmosphère, les conditions standard sont établies pour déterminer les constantes acides pour tous les composés.

Il en résulte un répertoire de tableaux de constantes d'acidité pour de nombreux composés, tant inorganiques que organiques.

Il a des bases conjuguées très stables

Les acides ont dans leurs structures chimiques des atomes ou des unités très fortement électronégatifs (noyaux aromatiques) qui attirent les densités électroniques des hydrogènes environnants, les rendant partiellement positifs et réactifs avant une base.

Une fois que les protons sont donnés, l'acide est transformé en une base conjuguée; c'est-à-dire une espèce négative capable d'accepter H⁺ ou donnez une paire d'électrons. Dans l'exemple de la molécule CF₃H sa base conjuguée est CF₃^-:

CF₃^- + HN <=> CHF₃ +: N^-

Si CF₃^- C'est une base conjuguée très stable, la balance sera plus déplacée vers la gauche que vers la droite. En outre, plus l'acide est stable, plus l'acide sera réactif et acide.

Comment savoir à quel point ils sont stables? Tout dépend de la façon dont vous traitez la nouvelle charge négative. S'ils peuvent le déplacer ou répartir la densité électronique croissante, il ne sera pas disponible pour former le lien avec le H de la base.

Ils peuvent avoir des charges positives

Tous les acides n'ont pas d'hydrogène avec une déficience électronique, mais ils peuvent aussi avoir d'autres atomes capables d'accepter des électrons, avec ou sans charge positive.

Comment ça se passe? Par exemple, dans le trifluorure de bore, BF₃, l'atome de B ne possède pas d'octet de valence, il peut donc former une liaison avec un atome qui produit une paire d'électrons. Si un anion F^- autour de lui, la réaction chimique suivante se produit:

BF₃ + F^- => BF₄^-

D'autre part, les cations métalliques libres, tels que Al³⁺, Zn²⁺, Na⁺, etc., sont considérés comme des acides, car ils peuvent accepter de leur environnement des liaisons datives (coordination) d’espèces riches en électrons. De même, ils réagissent avec les ions OH^- précipiter sous forme d'hydroxydes métalliques:

Zn²⁺(ac) + 2OH^-(ac) => Zn (OH)₂(s)

Tous ces éléments sont connus sous le nom d'acides de Lewis, tandis que ceux qui donnent des protons sont des acides de Bronsted.

Vos solutions ont des valeurs de pH inférieures à 7

Plus précisément, un acide à dissoudre dans un solvant quelconque (qui ne le neutralise pas sensiblement), génère des solutions ayant un pH inférieur à 3, bien que les acides inférieurs à 7 soient considérés comme très faibles.

Cela peut être vérifié en utilisant un indicateur acide-base, tel que la phénolphtaléine, l'indicateur universel ou le jus de chou pourpre. Les composés qui transforment les couleurs en ceux indiqués pour un pH faible sont traités avec des acides. C'est l'un des tests les plus simples pour en déterminer la présence.

La même chose peut être faite, par exemple, pour différents échantillons de sol provenant de différentes parties du monde, déterminant ainsi leurs valeurs de pH pour, avec d'autres variables, les caractériser.

Et enfin, tous les acides ont un goût aigre, tant qu'ils ne sont pas trop concentrés pour brûler de manière irréversible les tissus de la langue.

Exemples d'acides

Halogénures d'hydrogène

Tous les halogénures d'hydrogène sont des composés acides, en particulier lorsqu'ils sont dissous dans l'eau:

-HF (acide fluorhydrique).

-HCl (acide chlorhydrique).

-HBr (acide bromhydrique).

-HI (acide iodique).

Oxoacides

Les oxoacides sont les formes protonées des oxoanions:

HNO₃ (acide nitrique).

H₂SO₄ (acide sulfurique).

H₃PO₄ (acide phosphorique).

HClO₄ (acide perchlorique).

Super acides

Les superacides sont le mélange d'un acide de Bronsted et d'un acide de Lewis fort. Une fois mélangés, ils forment des structures complexes où, selon certaines études, le H⁺ "Jump" à l'intérieur d'eux.

Son pouvoir corrosif est tel qu'ils sont des milliards de fois plus forts que le H₂SO₄ concentré Ils sont utilisés pour craquer de grosses molécules présentes dans le brut, dans des molécules plus petites et ramifiées, avec une grande valeur économique ajoutée.

-BF₃/ HF

-SbF₅/ HF

-SbF₅/ HSO₃F

-CF₃SO₃H

Acides organiques

Les acides organiques se caractérisent par la présence d'un ou plusieurs groupes carboxyliques (COOH), parmi lesquels:

Acide de citrus (présent dans de nombreux fruits)

-Acide malique (de pommes vertes)

Acide acétique (du vinaigre commercial)

-Acide butyrique (beurre rance)

-Acide tartare (des vins)

-Et la famille des acides gras.

Références

1. Torrens H. Acides et bases durs et mous. [PDF] Tiré de: depa.fquim.unam.mx
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (3 mai 2018). Noms de 10 acides communs. Récupéré de: thoughtco.com
3. Chempages Netorials. Acides et bases: structure moléculaire et comportement. Tiré de: chem.wisc.edu
4. Deziel, Chris. (27 avril 2018). Caractéristiques générales des acides et des bases. Sciencing. Récupéré de: sciencing.com
5. Pittsburgh Supercomputing Center (PSC). (25 octobre 2000). Récupéré de: psc.edu.