VIII.3. Acizi tari și acizi slabi. Constanta de aciditate.
👀 Experiment:Tăria acizilor
Ușurința acizilor de a ceda protoni în soluții este diferită și, astfel, soluțiile de acizi au caracter acid diferit.
Acizii tari cedează foarte ușor protoni, fiind total (aproape total) ionizați în soluție apoasă.
De exemplu, la dizolvarea acidului clorhidric în apă are loc ionizarea acidului în apă, cu formarea anionului Cl- și cationului hidroniu H3O+ (molecula acidului cedează ioni H+ unui molecule de apă cu formarea H3O+):
HCl + H2O ⇄ H3O+ + Cl-
Sunt considerați acizi tari: HClO4, HI, HCl, H2SO4 , HNO3 etc.
Acizii slabi cedează greu protoni, fiind parțial (puțin) ionizați în soluție apoasă.
De exemplu, la dizolvarea acidului acetic (CH3COOH) în apă are loc o ionizare parțială în soluție, cu formarea anionului acetat (CH3COO-) și cationului hidroniu H3O+ (molecula acidului cedează ioni H+ unui molecule de apă cu formarea H3O+):
CH3COOH (l) + H2O(l) ⇄ H3O+ (aq) + CH3COO-(aq)
Sunt considerați acizi slabi: CH3COOH (acid acetic din oțet), H2CO3 (acid carbonic din sifon), H2S (acid sulhidric din emanațiile vulcanice), H3PO4 (acid fosforic din coca-cola), HCN (acid cianhidric din migdale), C6H8O7 (acid citric din sucul de citrice), C3H6O3 (acid lactic din laptele acru) etc.
Ionizarea acizilor slabi fiind parțială, este un proces de echilibru. Dacă notăm acidul cu HA, putem scrie:
HA + H2O ⇄ H3O+ + A-
Aplicăm legea acțiunii maselor pentru a scrie constanta de echilibru:
Deoarece în soluții diluate concentrația apei este constantă, vom nota cu Ka = Kc ∙ [H2O], constantă numită constantă de aciditate:
Cu cât un acid are constanta de aciditate mai mare, cu atât el are o tărie mai mare.
Cel mai frecvent se utilizează pentru aprecierea tăriei acizilor exponentul de aciditate:
pKa = -lgKa
Cu cât valoarea pKa este mai mică, cu atât acidul este mai tare.
Pentru acizii poliprotici, care cedează protonii în trepte, ionizarea este mai puternică în prima treaptă.
Pentru prima treaptă:
H2SO4 + H2O → H3O+ + HSO4- avem pKa = -3.
Pentru a II-a treaptă:
HSO4- + H2O → H3O+ + SO4-2 avem pKa = 1,92.
Deci, H2SO4 este un acid mai tare decât HSO4-.
Prin analogie cu pKa = -lgKa se scrie și exponentul de bazicitate, pKb = -lgKb. Cu cât pKb este mai mică, cu atât baza este mai tare.
Tabel cu constante de aciditate (pKa) și constante de bazicitate (pKb)