Что такое слабые кислоты?

Опубликовано: 10 Февраля, 2023

Слабые кислоты – это те, растворы которых не полностью ионизируют их. Они часто не полностью разделяются на составляющие их ионы в растворе. Это одни из самых популярных кислотных подтипов. Давайте изучим понятие слабых кислот.

Слабые кислоты

Относя протон к другой молекуле, кислоты реагируют с водой с образованием ионов Н + . Они содержат водород, который при растворении в воде образует как анион, так и ион водорода. Природа этих ионов водорода чрезвычайно реактивна. Синяя лакмусовая бумажка при погружении в кислый раствор меняет цвет на красную. Кроме того, кислоты имеют значение pH (мощность водорода) ниже 7, а их вкус кислый.

Этот процесс, известный как реакция нейтрализации, происходит, когда кислоты и основания реагируют с образованием соли и воды. Слабые кислоты – это те, растворы которых не полностью ионизируют их. Они часто не полностью разделяются на составляющие их ионы в растворе. К сильным кислотам относятся те, которые полностью распадаются на свои ионы в растворе и полностью растворяются.

According to the definition, weak acids are those that do not completely release all of their hydrogen ions into the solution and have low values for Ka (a measure of an acid’s strength) in comparison to strong acids.

Пример слабых кислот

  1. Уксусная кислота
  2. Муравьиная кислота
  3. Бензойная кислота
  4. Щавелевая кислота
  5. Сернистая кислота

Уксусная кислота

Этановая кислота, часто известная как уксусная кислота, имеет химическую формулу CH 3 COOH (CH 3 CO 2 H, C 2 H 4 O 2 или HC 2 H 3 O 2 ). Это также тип карбоновой кислоты, второй по основному типу, в котором метан присоединен к группе СООН. Химическая структура уксусной кислоты выглядит следующим образом:

После воды уксусная кислота составляет большую часть уксуса и составляет от 4 до 7% от общего объема раствора в воде. Уксусная кислота является основным компонентом уксуса, который разводится в воде и, скорее всего, образуется в результате ферментации и дальнейшего окисления этанолом. Поскольку уксусная кислота в концентрированной форме может повредить кожу человека, с ней следует обращаться осторожно и избегать прямого контакта.

Для создания ацетата целлюлозы основной химический реагент, называемый уксусной кислотой, также является обычным промышленным ингредиентом, используемым в фотопленке. Эта кислота также помогает в производстве синтетических волокон, поливинилацетата для столярного клея и других волокон. Уксусная кислота является слабой кислотой, так как при растворении в воде частично диссоциирует на составные части. При нормальных условиях давления и температуры уксусная кислота имеет запах, похожий на уксус, и молекулярную массу 60,052 грамма на моль. Уксусная кислота имеет плотность 1,27 грамма на кубический сантиметр в твердой форме по сравнению с 1,049 грамма на кубический сантиметр в жидкой форме. Хорошо известно, что водородные связи существуют в твердом состоянии уксусной кислоты.

Уксусная кислота имеет температуру плавления 16 и 17 градусов по Цельсию и температуру кипения 118 градусов по Цельсию. Он производит смешиваемые смеси, когда он является побочным продуктом комбинаций на водной основе. Значение p Ka кислоты составляет 4,756. Метанол используется в одном из способов получения уксусной кислоты.

Диссоциация уксусной кислоты:

СН 3 СООН ⇔ СН 3 СО 2 - + Н +

Муравьиная кислота

Наиболее основным типом карбоновой кислоты является муравьиная кислота, также называемая метановой кислотой. Муравьиная кислота имеет химическую формулу HCOOH (CH 2 O 2 ). На следующей диаграмме изображена структура муравьиной кислоты:

Муравьи производят муравьиную кислоту. Имейте в виду, каково это быть укушенным муравьем. Да, болит, как будто там горит. Кислота из тела муравья проникает в наш организм, вызывая боль. Одной из наиболее значимых слабых кислот считается муравьиная кислота. При нормальной температуре и давлении он выглядит как дымящаяся белая жидкость. Кроме того, он имеет неприятный запах, одновременно сильный и пронзительно острый. Муравьиная кислота часто используется для обработки кожи и текстиля, что является одним из ее распространенных применений. Муравьиная кислота может быть получена в виде ее сложных эфиров в дополнение к тому, что она является естественным веществом в телах муравьев. Метиловый спирт и монооксид углерода объединяются, когда присутствует катализатор.

Здесь мы рассмотрим некоторые основные характеристики муравьиных кислот. Эта кислота имеет молярную массу 46,03 грамма и плотность 1,22 грамма на миллилитр. Муравьиная кислота замерзает при 8,4 градуса Цельсия, а кипит при 100,3 градуса Цельсия. Учитывая, что он имеет значение pKa 3,745, его можно легко растворить в воде.

Кроме того, муравьиная кислота и другие органические растворители, такие как ацетон, смешиваются. Смесь глицерина, этанола и метанола может также лишь частично растворяться в других ароматических веществах, таких как бензол и толуол. В углеводородах, которые образуют димеры с водородными связями, а не в виде отдельных молекул, эта кислота слабо смешивается. Закон идеального газа нарушается муравьиной кислотой.

Бензойная кислота

Бензойная кислота с молекулярной формулой C 6 H 5 COOH является наиболее основной ароматической карбоновой кислотой. Кислота также упоминается как бензолкарбоновая кислота и карбоксибензол, как вы должны знать. Это слабая кислота, которая легко встречается в природе в растениях и бензоине. Его соли широко используются в пищевой промышленности в качестве консервантов. При нормальной температуре и давлении бензойная кислота существует в виде бесцветного или белого кристаллического твердого вещества, плохо растворимого в воде. Поскольку бензойная кислота имеет ароматическую структуру, она имеет несколько приятный запах. Строение бензойной кислоты:

При нормальных условиях температуры и давления бензойная кислота имеет молярную массу 122,123 грамма и плотность 1,26 грамма на кубический сантиметр. Температура кипения этой кислоты составляет 250 градусов по Цельсию, тогда как ее температура плавления составляет 122 градуса по Цельсию.

При повышении температуры бензойная кислота становится более растворимой в воде. Растворимость бензойной кислоты в воде 3,44 г при температуре 25 градусов Цельсия; однако при повышении температуры до 100 градусов Цельсия растворимость бензойной кислоты в воде резко возрастает до 56,31 г на литр. Что касается растворимости, мы должны отметить, что эта кислота растворима в нескольких органических растворителях, включая бензол, ацетон, четыреххлористый углерод и гексан.

Щавелевая кислота

Имея химическую формулу C 2 H 2 O 4 , щавелевая кислота является наиболее основным типом дикарбоновой кислоты и считается слабой кислотой, поскольку не разделяется на составные части при растворении в воде. Щавелевая кислота имеет значительно более высокую кислотность по сравнению с уксусной кислотой. Химическая структура щавелевой кислоты:

Молярная масса щавелевой кислоты составляет 90,03 г на моль; однако молярная масса дигидратированной формы той же кислоты при стандартном давлении и температуре составляет 126,06 грамма на моль. Массовая плотность щавелевой кислоты в безводном состоянии при тех же условиях составляет 1,9 г на см куб. Эта кислота имеет температуру плавления 190 градусов по Цельсию и температуру кипения от 149 до 160 градусов по Цельсию.

Он полностью растворим в воде в отношении растворимости. Его структура содержит водородные связи, и он действует как восстановитель.

Вывод для рН слабых кислот

CH3COOH ⇔ CH3COO− + H+

 CH3COOHCH3COO–H+
Moles1-ααα
Concentration[(1-α)/v][α/v][α/v]

Ka = [H+]×[CH3COO–] / [CH3COOH]

∴ Ka = (α/v × α/v) / ((1-α)/v)

∴ Ka = α2 / v(1-α)

∴ Ka = α2c / (1-α)  …(c = 1/v)

Very weak acid, α <<<<< 1

(1-α) ≈ 1

So, Ka = α2c

∴ α = √Ka/c

Degree of Dissociation.

Concentration of [H+] = αc = √Ka/c × c = √Kac 

pH = 1/2[pKa – log10c]

where, 

Ka is dissociation constant of weak acid
c is concentration of solution

Свойства слабой кислоты

  1. Как и большинство других кислот, слабые кислоты имеют кислый вкус.
  2. Ваш нос обожжется, если вы почувствуете его запах.
  3. Липкий по своей природе

Иметь ввиду

  • Если известны К а и концентрация раствора, можно вычислить рН любого раствора.
  • Методы расчета, используемые для определения pH, могут различаться и основаны на предположениях.
  • Приготовление буферных растворов требует использования слабых кислот.
  • Слабые кислоты имеют кислый вкус, липкую консистенцию и могут вызвать жжение в носу при употреблении.
  • Сильные концентрации слабых кислот могут быть разрушительными и вредными.

Решенные примеры слабых кислот

Пример 1: KOH (водн.) + HCN (водн.) ⇔ H 2 O (ж) + KCN (водн.) Согласно данному химическому уравнению, KOH и HCN реагируют в водном растворе. Какова была концентрация исходного раствора HCN, если для титрования 36 мл раствора KCN потребовалось 32,9 мл 0,21 М раствора КОН?

Решение:

KOH(aq) + HCN(aq) ⇔ H2O(l) + KCN(aq)

Ka = [KOH(aq)]×[KCN(aq)] / [HCN(aq)]

∴ Ka = 32.9 × 0.21 / 36

∴ Ka = 6.909 / 36

∴ Ka = 0.19 M

Пример 2: HF (водн.) + H 2 O(ж) ⇔ H 3 O + (водн.) + F – (водн.) Согласно приведенному химическому уравнению концентрация раствора H 3 O + составляет 21,8 мл, F – раствор 1,23 М и концентрация раствора HF 38 мл. Каково значение К а ?

Ответ :

HF(aq) + H2O(l) ⇔ H3O+(aq) + F–(aq)

Ka = [H3O+(aq)]×[F–(aq)] / [HF(aq)]

∴ Ka = 21.8 × 1.28 / 38

∴ Ka = 27.904 / 38

∴ Ka = 0.73 M

Пример 3: CH 3 COOH (водн.) + H 2 O (ж) ⇔ H 3 O + (водн.) + CH 3 COO − (водн.) по данному химическому уравнению, концентрация раствора H 3 O + 31,1 мл, Концентрация раствора CH 3 COO − составляет 2 М, а концентрация раствора CH 3 COOH составляет 29,2 мл. Затем найдите K a .

Ответ :

CH3COOH(aq) + H2O(l) ⇔ H3O+(aq) + CH3COO−(aq)

Ka = [H3O+]×[CH3COO−] / [CH3COOH]

∴ Ka = 31.1 × 2 / 29.2

∴ Ka = 62.2 / 29.2

∴ Ka = 2.13 M

Пример 4: B + H 2 O ⇔ BH + + OH - , концентрация раствора BH + составляет 20,1 мл, концентрация раствора OH - составляет 3,7 М, а концентрация раствора B составляет 29,2 мл, все в соответствии с приведенным химическим уравнением. Вычислите К а .

Ответ :

B + H2O ⇔ BH+ + OH–

Ka = [BH+]×[OH−] / [B]

∴ Ka = 20.1 × 3.7 / 29.2

∴ Ka = 74.37 / 29.2

∴ Ka = 2.54 M

Часто задаваемые вопросы о слабой кислоте

Вопрос 1: Какие области применения плавиковой кислоты?

Ответ :

Glass and silicon wafers are etched using hydrofluoric acid. Additionally, it is utilized in the production of pharmaceuticals, pesticides, high-octane fuel, aluminium, plastics, and other products.

Вопрос 2: Запишите химическую формулу бензойной кислоты. Для чего это используется?

Ответ :

The chemical name for benzoic acid, commonly known as benzene carboxylic acid or carboxybenzene, is C6H5COOH.

Benzoic acid, which is a weak acid that is easily found in nature in plants and gum benzoin, is utilized extensively in the food industry as a preservative.

Вопрос 3: Что означает термин «слабые кислоты»?

Ответ :

Weak acids are those whose solutions do not entirely ionize them. They frequently do not entirely separate into their component ions in the solution. When opposed to strong acids, weak acids have modest values for Ka (the quantitative indicator of acid strength), do not give away all of their hydrogen ions in the solution, and have higher values for strong acids.

Вопрос 4: Какая кислота считается наименее сильной кислотой?

Ответ :

In addition to the fact that there are numerous other weak acids, hydrocyanic acid is regarded as the weakest acid. 4.9 × 10-10 is its pKa value.

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ СТАТЬИ