Funkcja kwasowości - Acidity function

Kwasy i zasady
Schematyczne przedstawienie dysocjacji kwasu octowego w roztworze wodnym do jonów octanowych i hydroniowych.
Rodzaje kwasów
Typy bazowe

Funkcja kwasowości jest miarą kwasowości ośrodka lub układu rozpuszczalników, zwykle wyrażaną jako zdolność do oddawania protonów (lub przyjmowania protonów od) substancji rozpuszczonej ( kwasowość Brønsteda ). Skala pH jest zdecydowanie najczęściej stosowaną funkcją kwasowości i jest idealna dla rozcieńczonych roztworów wodnych . Zaproponowano inne funkcje kwasowości dla różnych środowisk, w szczególności funkcję kwasowości Hammetta , H 0 , dla ośrodków superkwasowych i jej zmodyfikowaną wersję H − dla ośrodków superzasadowych . Termin funkcja kwasowości jest również używany do pomiarów wykonywanych w systemach podstawowych, a termin funkcja zasadowa jest rzadkością.

Funkcje kwasowości typu Hammetta definiuje się w odniesieniu do zbuforowanego podłoża zawierającego słabą zasadę B i jej sprzężony kwas BH + :

gdzie p K jest stałą dysocjacji BH + . Zostały one pierwotnie zmierzone przy użyciu nitroanilin jako słabych zasad lub wskaźników kwasowo-zasadowych oraz przez pomiar stężeń form protonowanych i nieprotonowanych za pomocą spektroskopii UV-widzialnej . Można również zastosować inne metody spektroskopowe, takie jak NMR . Funkcja H − jest podobnie zdefiniowana dla silnych zasad:

Tutaj BH jest słabym kwasem używanym jako wskaźnik kwasowo-zasadowy, a B − jest jego sprzężoną zasadą.

Porównanie funkcji kwasowych z kwasowością wodną

W rozcieńczonym roztworze wodnym kwasu dominującym gatunkiem jest uwodniony jon wodoru H 3 O + (lub dokładniej [H (OH 2 ) n ] + ). W tym przypadku H 0 i H − są równoważne wartościom pH określonym przez równanie buforowe lub równanie Hendersona-Hasselbalcha .
Jednak wartość H 0 -21 (25% roztwór SbF 5 w HSO 3 F ) nie implikuje stężenia jonów wodorowych 10 21  mol/dm 3 : taki „roztwór” miałby gęstość większą niż sto razy większa niż gwiazda neutronowa . Raczej, H 0  = −21 oznacza, że ​​reaktywność ( siła protonowania ) solwatowanych jonów wodorowych jest 10 21 razy większa niż reaktywność uwodnionych jonów wodorowych w wodnym roztworze o pH 0. Rzeczywiste reaktywne formy są różne w obu przypadki, ale oba mogą być uważane za źródła H + , tj . kwasy Brønsteda .
Jon wodorowy H + nigdy nie istnieje samodzielnie w fazie skondensowanej, ponieważ zawsze jest w pewnym stopniu solwatowany . Wysoka ujemna wartość H 0 w mieszaninach SbF 5 /HSO 3 F wskazuje, że solwatacja jonu wodorowego w tym układzie rozpuszczalników jest znacznie słabsza niż w wodzie. Innym sposobem wyrażania to samo zjawisko, to znaczy, że SbF 5 · FSO 3 H jest znacznie silniejsze niż donor protonów H 3 O + .

Bibliografia

  1. ^ Komisja IUPAC Fizycznej Chemii Organicznej (1994). „ Słowniczek terminów stosowanych w fizycznej chemii organicznej ” . Pure Appl. Chem. 66 :1077–1184. „ Funkcja kwasowości. Zarchiwizowane 04.08.2013 w Wayback Machine ” Kompendium terminologii chemicznej .
  2. ^ B Rochester Colin H. (1970). Funkcje kwasowości . Londyn: prasa akademicka. Numer ISBN 0-12-590850-4. OCLC  93620 .
  3. ^ B Hammetta Louis Plack (1940). Fizyczna chemia organiczna: szybkości reakcji, równowaga i mechanizmy . McGraw-Hill Book Company, Incorporated.
  4. ^ Cox, Robin A .; Yates, Keith (05.02.2011). „Funkcje kwasowości: aktualizacja” . Kanadyjski Dziennik Chemii . doi : 10.1139/v83-388 .
  5. ^ Jolly, William L. (1991). Nowoczesna chemia nieorganiczna (wyd. 2). Nowy Jork: McGraw-Hill. ISBN  0-07-112651-1 . str. 234.