Dysocjacja kwasów

Pewnie wiesz, że w akumulatorach samochodowych znajduje się elektrolit. Ale czy wiesz, czym on jest? To 37% roztwór kwasu siarkowego 6. Nie jest on jednak w formie cząsteczek a ulega procesowi dysocjacji na jony. Dzięki temu akumulator może spełniać swoją funkcję. Czym jest proces dysocjacji kwasów i jakie dokładnie cząstki znajdują się w akumulatorze, dowiesz się z tej lekcji. Jeśli znasz nasz film o pH, to wiesz, że istnieje chemiczny odpowiednik osi liczbowej. Jest nim skala pH. W matematyce mamy liczby dodatnie liczby ujemne oraz na środku neutralne 0 którego synonimem w chemii jest pH o wartości 7, odpowiadające czystej wodzie. Kwasy, których właściwości właśnie poznajesz leżą po jednej ze stron tego chemicznego zera ponieważ mają odczyn kwasowy. Dlaczego? Ponieważ ulegają w wodzie reakcji dysocjacji czyli rozpadowi na aniony reszty kwasowej i kationy wodoru. To właśnie te ostatnie są odpowiedzialne za charakterystyczne dla kwasów zabarwienie wskaźników i wartość pH mniejszą od 7. Na początek zobacz jak dysocjuje kwas chlorowodorowy. Składa się on z jednego atomu wodoru i jednego atomu chloru. Pod wpływem wody spolaryzowane wiązanie między tymi pierwiastkami ulega rozerwaniu. Chlor jako atom bardziej elektroujemny silniej przyciąga elektrony więc po rozerwaniu ich uwspólniona para zostaje właśnie z nim. W ten sposób wodór zostaje jonem dodatnim a chlor ujemnym. Zapiszmy tę reakcję. HCl pod wpływem wody której cząsteczkę zapisujemy nad strzałką rozpada się na kation wodoru i anion chlorkowy. Wodór i chlor są w tym związku jednowartościowe, dlatego i jony też są jednowartościowe. Mają odpowiednio jeden plus i jeden minus. W podobny sposób dysocjuje kwas siarkowodorowy. Zapisz tę reakcję samodzielnie, a następnie porównaj z moim zapisem. Pamiętaj tylko, że w cząsteczce tego kwasu mamy dwa atomy wodoru, które po dysocjacji odłączą się od reszty kwasowej. Sprawdźmy. Po rozpadzie powstają dwa kationy wodoru. W zapisie reakcji zaznaczamy to przenosząc małą dwójkę przed H+. A jaki ładunek będzie miał jon siarczkowy? Siarka jest w tym związku dwuwartościowa dlatego jej ładunek po dysocjacji to 2 minus. Kwas siarkowodorowy to słaby kwas co oznacza, że nie wszystkie jego cząsteczki rozpadają się pod wpływem wody, a niektóre z powrotem się łączą. Jest to spowodowane mniejszą różnicą elektroujemności niż w kwasie chlorowodorowym. W reakcji dysocjacji zapisujemy to za pomocą strzałek w obu kierunkach. Upewnijmy się, czy wszystko jest OK. Mamy tyle samo plusów co minusów a więc łączny ładunek jonów po prawej stronie jest równy 0 tak, jak w wyjściowej cząsteczce kwasu. To dobra metoda na sprawdzenie, czy reakcja dysocjacji została zapisana prawidłowo. Teraz powiedzmy sobie co nieco o dysocjacji kwasów tlenowych. Zacznijmy od kwasu siarkowego 6 o którym mówiliśmy już na początku filmu. Tu również, w wyniku reakcji z wodą zostają oderwane kationy wodoru ale pamiętaj, że reszty kwasowe oddzielają się od wodorów jako całość. Zapisując tę reakcję otrzymujemy: H2SO4 pod wpływem wody rozpada się na dwa kationy wodoru o ładunku plus 1 każdy i jeden anion siarczanowy 6 o ładunku 2 minus. Dokładne omówienie nazw anionów i kationów zrobimy sobie później. Warto zwrócić uwagę na to że czwórka przy tlenie jest częścią reszty kwasowej i nigdzie się stamtąd nie rusza. We wzorze strukturalnym widzimy, że grupa ta po dysocjacji pozostaje nienaruszona. Mamy dwa ładunki dodatnie i dwa ujemne a więc dysocjacja zapisana jest prawidłowo. Na pewno rzuciło ci się w oczy, że przy dysocjacji tego kwasu zapisałam jedną strzałkę. Tak, kwas siarkowy 6 jest mocnym kwasem i dysocjuje całkowicie. We wszystkich kwasach tlenowych wodór łączy się z tlenem jednak mają one różną moc. Jest to spowodowane oddziaływaniami atomów w całej reszcie kwasowej których nie będziemy omawiać w podstawówce. Po tych trzech przykładach możemy już zapisać symboliczny schemat reakcji dysocjacji. Małe n przy wodorze to liczba atomów wodoru w kwasie. Liczba ta po dysocjacji pojawia się przed wodorem oraz jako ładunek anionu powstałego z reszty kwasowej. Analogicznie dysocjują pozostałe kwasy. W każdym przypadku ładunek ujemny jest równy liczbie wodorów w cząsteczce kwasu. Jak widzisz, dla niektórych kwasów ta liczba to 1, dla niektórych 2, a dla kwasu fosforowego 5 aż 3. Jak myślisz, czy w cząsteczkach kwasów które zawierają dwa lub trzy atomy wodoru wszystkie te wodory odłączają się jednocześnie jak na rozkaz? Baczność! Od reszty kwasowej odłącz! Mało prawdopodobne. Tak, jak większość procesów chemicznych tak i ten zachodzi stopniowo. Zapiszmy taką właśnie, stopniową dysocjację dla kwasu siarkowego 6. W pierwszym etapie od cząsteczki kwasu odłącza się tylko jeden kation wodoru. Zostaje nam HSO4, a ładunek tej cząstki musi równoważyć ładunek kationu, czyli musi mieć on wartość minus 1. Do drugiego etapu przepisujemy powstały w pierwszym etapie anion. Ma on jeszcze jeden atom wodoru który także się odrywa. Po prawej stronie mamy więc kation wodoru i anion, od którego łącznie oderwano 2 wodory. Musi mieć on więc ładunek 2 minus. W tym etapie łączny ładunek cząstek po prawej stronie, to minus 1. Taki sam ładunek mamy po lewej stronie a więc wszystko jest OK. Zobaczmy jeszcze oba sposoby zapisu reakcji dysocjacji kwasu siarkowego 6. Pierwszy, zwany najczęściej po prostu dysocjacją, pokazuje uproszczony przebieg tego procesu. Widzimy co jest przed, a co po bez wnikania w etapy. Drugi sposób, zwany dysocjacją stopniową to po prostu głębsza analiza tej reakcji z rozbiciem na poszczególne etapy. Teraz Ty, samodzielnie zapisz równanie dysocjacji stopniowej dla kwasu węglowego, a następnie wznów film i sprawdź, czy wyszło ci tak samo jak mnie. Udało się? No to porównujemy wyniki. W podobny sposób można rozłożyć na etapy dysocjację także innych kwasów, które mają więcej niż jeden atom wodoru w cząsteczce. Obiecałam omówić szczegółowo nazewnictwo poszczególnych jonów. Nazwy kationów powstają w odpowiedzi na pytanie "czego"? Mamy więc kation "czego"? - wodoru. Nazwy anionów tworzy się zadając pytanie "jaki"? Z tym, że aniony beztlenowe otrzymują nazwy zmiękczone mamy więc anion chlorkowy, czy siarczkowy a tlenowe mają duże, poważne nazwy bo same aniony są duże. Do nazw anionów dodajemy wartościowość atomu centralnego, jeśli była ona podana w nazwie kwasu. Powstają więc tu odpowiednio aniony: siarczanowy 6 siarczanowy 4 azotanowy 5 węglanowy i fosforanowy 5. Dysocjacja kwasów to rozpad ich cząsteczek pod wpływem wody, na kationy wodoru i aniony reszty kwasowej. Dysocjację kwasów, które posiadają dwa lub więcej atomów wodoru, możemy zapisać w sposób uproszczony, w jednej reakcji lub stopniowo, odłączając po jednym atomie wodoru. Kwasy mocne dysocjują w całości co oznaczamy zapisując strzałkę w reakcji dysocjacji tylko w jedną stronę. W kwasach słabych zapisujemy strzałki w obie strony. Jeśli zapisywanie reakcji dysocjacji nie stanowi już dla Ciebie problemu, pomyśl komu jeszcze przydałaby się ta lekcja i koniecznie podeślij ten link.