Kyselina - Acid


z Wikipedie, otevřené encyklopedie

Zinek , typický kov, nechá reagovat s kyselinou chlorovodíkovou , typická kyselina

Kyseliny je molekula nebo iont schopná poskytovat Hydron (proton nebo vodíkový ion H + ), nebo, alternativně, schopné tvořit kovalentní vazbu s párem elektronů (a Lewisova kyselina ).

První kategorie kyselin jsou donory protonů nebo Bronstedovy kyseliny . Ve zvláštním případě vodných roztoků , donory protonů se vytvořila hydroniových iontů H 3 O + a jsou známé jako Arrheniovou kyselin . Bronsted a Lowry generalizované teorii Arrheniovu zahrnout nevodných rozpouštědel. Bronstedovy nebo Arrheniova kyselina obvykle obsahuje atom vodíku vázaný na chemickou strukturu, která je i po ztrátě H energeticky příznivé + .

Vodný Arrheniovy kyseliny mají charakteristické vlastnosti, které poskytují konkrétní popis kyseliny. Kyseliny tvoří vodné roztoky s kyselou chutí, se může obrátit modrý lakmusový červená, a reagují s bází a některých kovů (jako je vápník ) za vzniku solí . Slovo kyselina je odvozen z latinského acidus / acēre znamená kyselá . Vodný roztok kyseliny má hodnotu pH menší než 7 a je hovorově také označován jako ‚kyselina‘ (jako v ‚rozpuštěn v kyselině‘), zatímco přísná definice se vztahuje pouze na rozpuštěné látky . Nižší pH znamená vyšší kyselost a tím i vyšší koncentrace kladných iontů vodíku v roztoku . Chemické látky nebo látky, které mají tu vlastnost, že kyseliny se říká, že kyselý .

Běžné vodné kyseliny patří kyselina chlorovodíková (roztok chlorovodíku , který se nachází v žaludeční kyseliny v žaludku a aktivuje trávicí enzymy ), kyselina octová (ocet je zředěný vodný roztok této kapaliny), kyselina sírová (používané v autobaterie ), a kyselina citronová (nachází se v citrusových plodů). Jak tyto příklady ukazují, kyseliny (v hovorovém smyslu) mohou být roztoky nebo čisté látky, a mohou být odvozeny od kyselin (v užším slova smyslu), které jsou pevné látky, kapaliny nebo plyny. Silné kyseliny a některé koncentrované slabé kyseliny jsou korozivní , ale existují výjimky, jako je karborany a kyselina boritá .

Druhá kategorie kyselin jsou Lewisovy kyseliny , které tvoří kovalentní vazbu s elektronového páru. Příkladem je fluorid boritý (BF 3 ), jehož boru atom má volný orbitální , který může tvořit kovalentni vazbu sdílením volný elektronový pár na atomu v základu, například atom dusíku v amoniaku (NH 3 ). Lewis považoval jako zobecnění definice Bronstedovy, tak, že kyselina je chemická látka, která přijímá elektronové páry a to buď přímo , nebo tím, že uvolňuje protonů (H + ), do roztoku, který pak přijímám elektronové páry. Nicméně, chlorovodík, kyselina octová, a většina ostatních Bronsted-Lowryho kyseliny nemohou tvořit kovalentní vazbu s elektronového páru, a proto nejsou Lewisovy kyseliny. Naopak, mnoho Lewisovy kyseliny nejsou Arrheniovy nebo Bronsted-Lowryho kyseliny. V moderní terminologii, An kyselina je implicitně Bronstedova kyselina a ne Lewisova kyselina, protože chemici téměř vždy vztahují k Lewisovou kyselinou explicitně jako Lewisovy kyseliny .

Definice a pojmy

Moderní definice se týkají základních chemických reakcí společných všem kyselinám.

Většina kyseliny vyskytují v každodenním životě, jsou vodné roztoky , nebo mohou být rozpuštěny ve vodě, takže definice Arrheniovy a Bronsted-Lowryho jsou nejvíce relevantní.

Definice Bronsted-Lowryho je nejrozšířenější definice; pokud není uvedeno jinak, acidobazické reakce Předpokládá se, že zahrnují přenos protonu (H + ) z kyseliny k bázi.

Hydroniové ionty jsou kyseliny podle všech tří definic. Ačkoli alkoholů a aminů lze Brønsted-Lowryho kyselin mohou také fungovat jako Lewisovy báze v důsledku volných párů elektronů na jejich atomů kyslíku a dusíku.

Arrheniovy kyseliny

Svante Arrhenius

Švédský chemik Svante Arrhenius přidělený vlastnosti kyselosti na vodíkových iontů (H + ), nebo protonů v roce 1884. kyseliny Arrheniova je substance, která, když se přidá do vody, zvyšuje koncentraci H + iontů ve vodě. Všimněte si, že chemici často psát H + ( aq ) a vztahují se na vodíkových iontů , když popisuje acidobazické reakce, ale volné jádro vodíku, se proton , neexistuje sám ve vodě, že existuje jako hydroniových iontů, H 3 O + . Tak, Arrheniova kyselina může být také popsán jako látka, která zvyšuje koncentraci iontů hydronium po přidání do vody. Příklady zahrnují molekulární látky, jako kyseliny chlorovodíkové a kyseliny octové.

Arrheniova základna , na druhé straně, je látka, která zvyšuje koncentraci hydroxidu (OH - ) ionty při rozpuštění ve vodě. Tím se snižuje koncentrace hydroniového protože ionty reagují za vzniku H 2 O molekuly:

H 3 O +
(aq)
+ OH -
(aq)
⇌ H 2 O (l) + H 2 O (l)

Vzhledem k této rovnováze, každé zvýšení koncentrace hydronium je doprovázen poklesem koncentrace hydroxidu. Tak, kyselina Arrheniova může být také říci, že ten, který snižuje koncentraci hydroxidu, zatímco základna Arrheniova to zvyšuje.

V kyselém roztoku, koncentrace iontů hydronium je větší než 10 -7 mol na litr. Vzhledem k tomu, pH je definována jako záporný logaritmus koncentrace iontů hydronium, kyselé roztoky tak mají pH menší než 7.

Bronsted-Lowryho kyseliny

kyselina octová, CH3COOH, se skládá z methylové skupiny, CH3, vázané chemicky na karboxylátové skupiny, COOH.  Skupina karboxylové kyseliny může ztratit proton a darovat na molekuly vody, H20, odcházející za acetát aniontu CH3COO a vytvoření hydroniové kationtů H3O.  Jedná se o rovnovážnou reakci, takže zpětný proces se může provádět také.
Kyselina octová , je slabá kyselina , daruje proton (iont vodíku, zvýrazněný zeleně) k vodě v rovnovážné reakci, čímž se získá acetát ion a hydroniový ion. Červená: kyslík, černá: uhlík, bílá: vodík.

Zatímco koncept Arrhenius je užitečná pro popis mnoho reakcí, to je také velmi omezen ve svém rozsahu. V roce 1923 chemiků Johannes Nicolaus Bronsted a Thomas Martin Lowry nezávisle známo, že acidobazické reakce zahrnují přenos protonu. Kyselina Bronsted-Lowryho (nebo jednoduše Bronstedova kyselina) je druh, který daruje proton k základu Bronsted-Lowryho. Bronsted-Lowryho acidobazické teorie má několik výhod oproti teorii Arrheniova. Vezměte v úvahu následující reakce kyselinou octovou (CH 3 COOH), přičemž organická kyselina , která poskytuje octa jeho charakteristickou chuť:

CH
3
COOH
+H
2
O
CH
3
COO -
+ H
3
O +
CH
3
COOH
+NH
3
CH
3
COO -
+ NH +
4

Obě teorie snadno popsat první reakci: CH 3 COOH, se chová jako kyselina Arrheniova, protože se chová jako zdroj H 3 O + , když se rozpustí ve vodě, a působí jako Bronstedova kyselina podle proton vody. V druhém příkladu CH 3 COOH prochází stejnou transformaci, v tomto případě poskytovat proton na amoniak (NH 3 ), ale se nevztahuje na definici Arrheniova kyseliny, protože reakce neprodukuje hydronium. Nicméně, CH 3 COOH je jak Arrheniova a Bronstedovy kyseliny, Lowry.

Teorie Bronsted-Lowryho může být použit k popisu reakce molekulární sloučeniny v nevodném roztoku, nebo v plynné fázi. Chlorovodík (HCl) a amoniaku kombinovat v různých podmínkách, za vzniku chloridu amonného , NH 4 Cl. Ve vodném roztoku kyseliny chlorovodíkové se chová, jako je kyselina chlorovodíková , a existuje jako hydronium a chloridových iontů. Následující reakce ilustrují omezení definice Arrhenius je:

  1. H 3 O +
    (aq)
    + Cl -
    (aq)
    + NH 3 → Cl -
    (aq)
    + NH +
    4
    (aq) + H 2 O
  2. HCl (benzen) + NH 3 (benzen) → NH 4 Cl (y)
  3. HCl (g) + NH 3 (g) → NH 4 Cl (y)

Stejně jako v případě kyseliny octové reakcí, obě definice pracovat v prvním příkladě, kde je voda iontu a rozpouštědlo hydroniové je tvořena solutu HCl. Další dvě reakce nevyžadují tvorbu iontů, ale jsou stále proton-transferové reakce. V druhé reakční chlorovodíku a amoniaku (rozpuštěného v benzenu ) reagují za vzniku pevného chloridu amonného v benzenu rozpouštědle a v třetím plynným chlorovodíkem a NH 3 navzájem kombinovat za vzniku pevné látky.

Lewisovy kyseliny

Třetí, jen okrajově související koncept byl navržen v roce 1923 Gilbert N. Lewis , jehož součástí je reakce s acidobazických vlastností, které nezahrnují přenos protonu. Lewisova kyselina je druh, který přijímá elektronový pár z jiných druhů; jinými slovy, to je elektronový pár akceptor. Bronsted acidobazické reakce jsou protonové přenosové reakce, zatímco Lewisovy acidobazické reakce elektronů převody páru. Mnoho Lewisovy kyseliny nejsou Bronsted-Lowryho kyselin. Kontrastní, jak se tyto reakce popsány z hlediska acidobazické chemie:

LewisAcid.png

V prvním reakčním stupni a fluoridového iontu , F - , vzdá je elektronový pár na fluorid boritý tvořit produkt tetrafluorborát . Fluorid „ztratí“ páru valenčních elektronů , protože elektrony sdílené v B-F vazby se nachází v oblasti prostoru mezi dvěma atomovými jádry , a proto jsou vzdálenější od fluoridu jádra, než jsou v osamělé fluoridový ion. BF 3 je Lewisova kyselina, protože přijímá elektronový pár z fluoridu. Tato reakce nemůže být popsán, pokud jde o teorii Bronstedova, protože neexistuje žádný přenos protonu. Druhá reakce lze popsat pomocí buď teorie. Proton se přenáší z nespecifikované Bronstedovy kyseliny na amoniak, Bronstedovy báze; Alternativně, amoniak se chová jako Lewisova báze, a přenese volný elektronový pár, tvoří vazbu s vodíkovým iontem. Druh, která získá elektronový pár je Lewisova kyselina; například atom kyslíku v H 3 O + získá pár elektronů, když jeden z H-O vazeb je přerušeno a elektrony podílel se na vazbě stanou lokalizován na kyslík. V závislosti na kontextu, Lewisova kyselina může být také popsán jako oxidační činidlo nebo elektrofilem . Organické Bronsted kyseliny, jako je kyselina octová, kyselina citrónová, nebo kyselina šťavelová, nejsou Lewisovy kyseliny. Jsou oddělit ve vodě za vzniku Lewisovy kyseliny, H + , ale zároveň také dát stejné množství Lewisovy báze (acetát, citrát, oxalát, nebo, v tomto pořadí, za uvedených kyselin). Málo, pokud vůbec, z kyselin popsanou v následujícím Lewisovy kyseliny.

Disociace a rovnováha

Reakce kyselin jsou často generalizované ve formě HA ⇌ H + + A - , kde HA představuje kyselinu a A - je konjugovaná báze . Tato reakce se označuje jako protolýzou . Protonované formy (HA) z kyseliny se také někdy označuje jako volné kyseliny .

Acidobazické konjugované páry se liší od jednoho protonu a mohou být vzájemně přeměnit přidáním nebo odstraněním protonu ( protonace a deprotonace , v tomto pořadí). Všimněte si, že kyselina může být nabitý druh a konjugovaná báze může být neutrální, přičemž v tomto případě by mohla být zobecněny reakční schéma psaný jako HA + ⇌ H + + A. V řešení existuje rovnováha mezi kyselinou a její konjugované báze. Rovnovážná konstanta K je vyjádřením rovnovážných koncentrací těchto molekul nebo iontů roztoku. Závorky označují koncentraci tak, že [H 2 O] znamená koncentraci H 2 O . Disociační konstanta kyseliny K se zpravidla používá v souvislosti s acidobazických reakcí. Číselná hodnota K A je roven součinu koncentrace výrobků děleno koncentrací reakčních složek, kde reakční činidlo je kyselina (HA) a produkty jsou konjugovaná báze a H + .

Silnější dvou kyselin bude mít vyšší K A než slabší kyseliny; poměr iontů vodíku na kyselinu bude vyšší pro silnější kyseliny jako silnější kyselina má větší tendenci ke ztrátě svého proton. Protože rozsah možných hodnot pro K A pokrývá několik řádů, je ovladatelnější konstantní, s K se používá častěji, kde p K = -log 10 K . Silnější kyseliny mají menší p K A než slabšími kyselinami. Experimentálně stanovené p K při 25 ° C ve vodném roztoku, jsou často uváděny v učebnicích a referenčního materiálu.

Nomenklatura

V klasickém jmenovat systém, kyseliny jsou pojmenované podle jejich anionty . Že iontové přípona je zrušen a nahrazen novým indexem (a někdy předpony), podle níže uvedené tabulky. Například, kyselina chlorovodíková má chlorid jako jeho aniontem, takže -ide přípona umožňuje mít tvar kyseliny chlorovodíkové . V IUPAC jmenovat systém, „vodný“ se jednoduše přidá ke jménu iontové sloučeniny. Tak, chlorovodík, název IUPAC bude vodný roztok chlorovodíku. Předpona „hydrotermální“ je přidán pouze tehdy, pokud kyselina je tvořena jen vodíku a jedním dalším prvkem.

Klasická jmenovat systém:

anion prefix anion přípona kyselina prefix kyselina přípona Příklad
za jedl za kyselina ic kyseliny chloristé (HClO 4 )
jedl kyselina ic chlorové kyselina (HClO 3 )
ite kyselina OU kyselina chlorečná (HClO 2 )
hypo ite hypo kyselina OU kyselina chlorná (HClO)
ide hydro kyselina ic kyselina chlorovodíková (HCl)

kyselina síla

Síla kyseliny se rozumí jeho schopnost nebo tendenci ztratit proton. Silná kyselina je taková, která zcela disociuje ve vodě; Jinými slovy, jeden mol silné kyseliny HA se rozpouští ve vodě za získání jednoho molu H + a jednoho molu konjugovaná báze, A - , a žádný z HA kyseliny protonované. Naproti tomu, slabá kyselina pouze částečně se odloučí a v rovnováze jak kyseliny a konjugovaná báze, jsou v roztoku. Příklady silných kyselin jsou kyselina chlorovodíková (HCl), kyselina jodovodíková (HI), kyselina bromovodíková (HBr), kyseliny chloristé (HClO 4 ), kyselina dusičná (HNO 3 ) a kyseliny sírové (H 2 SO 4 ). Ve vodě každém z nich v podstatě ionizuje 100%. Čím silnější kyselina, tím snadněji ztrácí proton, H + . Dvě klíčové faktory, které přispívají k snadnosti deprotonací jsou polarita H-vazby a velikosti atomu A, který určuje sílu H-vazba. Kyselé síly jsou také často diskutován, pokud jde o stabilitu konjugovat základ.

Silnější kyseliny mají větší K A a negativnější p K A než slabšími kyselinami.

Sulfonové kyseliny, které jsou organickými kyslíkatých kyselin, jsou třída silných kyselin. Běžným příkladem je toluensulfonová kyselina (kyselina tosylové). Na rozdíl od kyseliny sírové samotné, sulfonové kyseliny, mohou být pevné látky. Ve skutečnosti, polystyren funkcionalizovaný do polystyrensulfonát je pevná látka silně kyselý plast, který je filtrovatelný.

Superkyseliny jsou kyseliny silnější, než 100% kyseliny sírové. Příklady superkyselin jsou kyselina fluoroantimoničná , kyselina magie a kyselina chloristá . Superkyseliny může trvale protonizaci vodou za vzniku iontové, krystalické hydronium „soli“. Mohou také kvantitativně stabilizovat carbocations .

Zatímco K A měří sílu kyselé sloučeniny, pevnost vodným roztokem kyseliny se měří hodnota pH, která je indikací koncentrace hydronium v roztoku. Hodnota pH jednoduchého roztoku kyseliny sloučeniny ve vodě je určen ředění sloučeniny a sloučeniny je K a .

chemické vlastnosti

monoprotic kyseliny

Monoprotic kyseliny, také známý jako jednosytných kyselin, jsou ty kyseliny, které jsou schopné darovat jeden proton na molekulu v průběhu disociace (někdy nazýván ionizace), jak je znázorněno níže (symbolizované HA):

HA (aq) + H 2 O (l) ⇌ H 3 O +
(aq)
+ A -
(aq)
        K

Obvyklými příklady monoprotic kyselin v minerálních kyselin zahrnují kyselinu chlorovodíkovou (HCl) a kyseliny dusičné (HNO 3 ). Na druhé straně, pro organické kyseliny termín označuje především přítomnost jedné karboxylové kyseliny skupiny a někdy tyto kyseliny jsou známé jako monokarboxylové kyseliny. Příklady v organických kyselin zahrnují kyselinu mravenčí (HCOOH), kyselina octová (CH 3 COOH), a kyselinu benzoovou (C 6 H 5 COOH).

polyprotic kyseliny

Polyprotic kyseliny, také známý jako vícesytných kyselin, jsou schopné darovat více než jeden proton na molekulu kyseliny, na rozdíl od monoprotic kyselin, které pouze darovat jeden proton na molekulu. Specifické druhy polyprotic kyselin má konkrétnější názvy, jako diprotické (nebo hydrogenfosforečnanu) kyselina (dva potenciální protony darovat) a triprotic (nebo trojsytného) kyseliny (tři potenciální protony darovat).

Dvouprotonové kyseliny (zde symbolizovaný H 2 A) může podstoupit jednu nebo dvě dissociations v závislosti na hodnotě pH. Každé oddělení má svůj vlastní disociační konstantu, K a1 a K a2 .

H 2 (aq) + H 2 O (l) ⇌ H 3 O +
(aq)
+ HA -
(aq)
      K a1
HA -
(aq)
+ H 2 O (l) ⇌ H 3 O +
(aq)
+ A 2-
(aq)
      K a2

První disociační konstanta je obvykle vyšší než druhý; tj K a1 > K a2 . Například, kyselina sírová (H 2 SO 4 ) mohou darovat jeden proton tvořit bisulfate anion HSO ( -
4
), pro který K a1 je velmi velký; pak to může darovat druhý proton tvořit sulfát anion (SO 2-
4
), kde K a2 je střední síla. Velký K a1 pro první oddělení dělá sírovou silné kyseliny. Podobným způsobem, slabé nestabilní kyselina uhličitá (H 2 CO 3 ) může ztratit jeden proton ke vzniku hydrogenuhličitanu aniontu (HCO -
3
)
a ztratit druhou pro vytvoření uhličitanového anion (CO 2-
3
). Oba K A hodnoty jsou malé, ale K a1 > K a2 .

Triprotic kyselina (H 3 A) může podstoupit jednu, dvě, nebo tři dissociations a má tři disociační konstanty, kde K a1 > K a2 > K a3 .

H 3 (aq) + H 2 O (l) ⇌ H 3 O +
(aq)
+ H 2 -
(aq)
        K a1
H 2 -
(aq)
+ H 2 O (l) ⇌ H 3 O +
(aq)
+ HA -2-
(aq)
      K a2
HA -2-
(aq)
+ H 2 O (l) ⇌ H 3 O +
(aq)
+ A 3-
(aq)
        K a3

Anorganické příklad triprotic kyseliny orthofosforečné (H 3 PO 4 ), obvykle jen volal kyselinu fosforečnou . Všechny tři protony mohou být postupně ztracena, čímž se získá H 2 PO -
4
, pak HPO 2-
4
, a konečně PO 3
4
je orthofosforečnan iont, obvykle jen volal fosfát . I když si polohy tří protonů na původní molekuly kyseliny fosforečné jsou ekvivalentní, postupné K o hodnoty se liší, protože je energeticky méně příznivý ztratit proton v případě, že konjugovaná báze je více záporně nabitý. Organické Příkladem triprotic kyseliny je kyselina citrónová , která může postupně ztratit tři protony konečně tvořit citrate iont.

I když následná ztráta každého iontu vodíku je méně výhodné, všechny konjugovaných bází jsou přítomny v roztoku. Frakční koncentrace, α (alfa), pro každý druh lze vypočítat. Například obecný kyselina dvojsytná vytvářet 3 druhů v roztoku: H 2 A, HA - a 2- . Frakční koncentrace lze vypočítat jak je uvedeno níže, pokud je podáván buď pH (který může být převeden na [H + ]) nebo koncentrace kyseliny, se všemi jeho konjugovaných bází:

Graf z těchto dílčích koncentracích vůči pH, pro daný K 1 a K 2 , je známý jako Bjerrum pozemku . Vzor je pozorován ve výše uvedených rovnic a může být rozšířen na obecné n -protic kyseliny, která byla deprotonovaného i -krát:

kde K 0 = 1 a ostatní K-termíny jsou disociační konstanty pro kyselinu.

Neutralizace

Kyselina chlorovodíková (v kádince ) reakcí s amoniakem par za vzniku chloridu amonného (bílý kouř).

Neutralizace je reakce mezi kyselinou a bází, produkovat sůl a neutralizovaného základnu; například, kyselina chlorovodíková a hydroxidu sodného forma chloridu sodného a vodou:

HCl (aq) + NaOH (aq) → H 2 O (l) + NaCl (aq)

Neutralizace je základem titrace , kde pH indikátor ukazuje bod ekvivalence, když je ekvivalentní počet molů báze, které byly na kyselinu přidán. To je často nesprávně předpokládá, aby neutralizační by mělo vést k roztoku s pH 7,0, který je pouze v případě s podobnými silné kyseliny a báze během reakce.

Neutralizace se základnou slabší než kyselin vede k slabě kyselé soli. Příkladem je slabě kyselý chlorid amonný , který je vyroben ze silné kyseliny chlorovodík a slabě bazického amoniaku . Naopak neutralizace slabou kyselinu se silnou bází se získá slabě bazická sůl, například fluorid sodný z fluorovodíku a hydroxid sodný .

báze rovnováha kyselina-slabá Slabá

Aby kyseliny protonované ztratit proton, pH systému musí stoupat nad p K A kyseliny. Snížená koncentrace H + v základním roztoku, posunuje rovnováhu směrem k konjugovaná báze (deprotonované forma kyseliny). Při nižší pH (více kyselých) řešení, je dostatečně vysoká H + koncentrace v roztoku, který způsobí, že kyselina, která má zůstat ve své protonované formě.

Roztoky slabých kyselin a solí jejich konjugovaných bází tvoří pufrovací roztoky .

titrace

Pro stanovení koncentrace kyseliny ve vodném roztoku, acidobazická titrace se běžně provádí. Silná báze roztoku se známou koncentrací, obvykle hydroxidu sodného nebo hydroxidu draselného se přidá k neutralizaci kyselého roztoku v souladu se změnou barvy indikátoru se množství přidané báze. Křivka titrace kyseliny titruje báze má dvě osy, s objemem základny na ose x a hodnota pH tohoto roztoku na ose y. Hodnota pH roztoku se vždy jde jako báze se přidá k roztoku.

Příklad: kyselina dvouprotonové

To je ideální titrační křivka pro alanin , je dvojsytná aminokyselina. Bod 2 je první ekvivalentní bod, ve kterém se množství roztoku hydroxidu sodného se rovná množství alaninu v původním roztoku.

Pro každý dvouprotonové titrační kyselina křivka, zleva doprava, jsou dva středy, dva rovnocenné body a dvě vyrovnávací paměti oblasti.

bod ekvivalence

Vzhledem k sobě následujících disociačních postupů existují dva bod ekvivalence na titrační křivku dvouprotonové kyseliny. První Bod ekvivalence dochází, když jsou všechny první vodíkové ionty z první ionizaci se titrují. Jinými slovy, množství OH - přidá se rovná původní množství H 2 A při prvním bodu ekvivalence. Druhý Bod ekvivalence dochází, když jsou všechny vodíkové ionty titrovat. Proto je množství OH - přidá se rovná dvojnásobné množství H 2 A v této době. Pro slabé kyseliny dvouprotonové titruje se silnou bází, druhý bod ekvivalence se musí objevit při pH vyšším než 7, v důsledku hydrolýzy vyústil solí v roztoku. Na obou bodu ekvivalence, přidá kapka báze způsobí nejprudší vzestup hodnoty pH v systému.

Buffer regiony a střední body

Titrační křivka pro dvouprotonové kyseliny obsahuje dva středy kde pH = pK . Vzhledem k tomu, existují dva různé K o hodnoty, první středový bod se vyskytuje při pH = pKa a1 a druhý probíhá při pH = pK a2 . Každý segment křivky, která obsahuje středový bod v jejím středu se nazývá oblast vyrovnávací paměť. Vzhledem k tomu, nárazníkové oblasti sestávají z kyseliny a její konjugované báze, může odolat změnám pH, když je do dalších ekvivalentních bodů přidání báze.

Aplikace kyselin

Kyseliny existují univerzálně v našem životě. K dispozici jsou jak četné druhy sloučenin přírodních kyselin s biologickými funkcemi a masivní syntetizovaných kyselin, které se používají v mnoha ohledech.

v průmyslu

Kyseliny jsou základními činidla při léčení téměř všechny procesy v dnešním průmyslu. Kyselina sírová, kyselina dvojsytná, je kyselina nejrozšířenější v průmyslu, který je také nejvíce vyráběný průmyslová chemikálie na světě. Používá se zejména na výrobu hnojiv, prací prostředek, baterie a barviva, stejně tak, jak se používá při zpracování mnoha výrobků, jako jako je odstranění nečistot. Podle údajů statistiky v roce 2011, roční výroba kyseliny sírové bylo kolem 200 milionů tun na světě. Například fosforečnan minerály reagují kyselinou sírovou k výrobě kyseliny fosforečné k výrobě fosforečných hnojiv a zinek se připraví rozpuštěním oxidu zinečnatého na kyselinu sírovou, purifikací roztoku a elektrolytické získávání.

V chemickém průmyslu, kyseliny reagují v neutralizačních reakcí za vzniku soli. Například, kyselina dusičná reaguje s amoniakem za vzniku dusičnan amonný , hnojivo. Dále, karboxylové kyseliny mohou být esterifikovány alkoholy, za vzniku esterů .

Kyseliny se často používají k odstranění rzi a další korozi z kovu v procesu známém jako moření . Mohou být použity jako elektrolyt v článkovou baterii za mokra , jako je například kyselina sírová v autobaterie .

v potravinách

Sycené vody (H 2 CO 3 vodný roztok), je jednou z hlavních složek uvedených list složky z plechovky Coca-Cola.

Kyselina vinná je důležitou složkou některých běžně používaných potravin, jako nezralé manga a tamarind. Přírodní ovoce a zelenina také obsahují kyseliny. Kyselina citronová je přítomna v pomeranče, citronu a dalších citrusových plodů. Kyselina šťavelová je přítomen v rajčatech, špenát, a to zejména v carambola a rebarbory ; rebarbory listy a nezralé carambolas jsou toxické v důsledku vysokých koncentrací kyseliny šťavelové. Kyselina askorbová (vitamin C), je základní vitamin pro lidské tělo a je přítomen v takových potravin, amly ( indický angrešt ), citron, citrusových plodů a guava.

Mnoho kyseliny lze nalézt v různých druhů potravin jako přísady, které nemění jejich chuť a slouží jako konzervační látky. Kyselina fosforečná , například, je součástí kolové nápoje. Kyselina octová se používá ve dne na den života octa. Kyselina citronová se používá jako konzervační látka v omáčky a okurek.

Kysličník uhličitý je jedním z nejběžnějších přísady kyseliny, která je široce přidává v nealkoholických nápojů s, jako je Coca-Cola . Během výrobního procesu, nealkoholických nápojů, CO 2 je obvykle pod tlakem, aby se rozpustil v těchto nápojů pro generování kyselinu uhličitou. Kysličník uhličitý, je velmi nestabilní a mají tendenci se rozkládat na vodu a CO 2 v normální teploty a tlaku. Proto, když jsme otevření lahve nebo plechovky těchto druhů nealkoholických nápojů, CO 2 bubliny vyjdou, a proto cítíme ‚jisker‘.

Některé kyseliny se používají jako léčiva. Kyselina acetylsalicylová (Aspirin), se používá jako lék proti bolesti a pro sbíjení horečky.

V lidském těle

Kyseliny hrají důležitou roli v lidském těle. Současný kyseliny chlorovodíkové v žaludku podporuje trávení tím poškodí velké a složité molekuly potravin. Aminokyseliny jsou nezbytné pro syntézu proteinů, nutných pro růst a opravy tělesných tkání. Mastné kyseliny jsou také potřebné pro růst a obnovu tělních tkání. Nukleové kyseliny jsou důležité pro výrobu DNA a RNA a přenosu zvláštností na potomky prostřednictvím genů. Kysličník uhličitý je důležité pro udržení pH rovnováhy v těle.

Lidská těla obsahují řadu organických a anorganických sloučenin, mezi těmi, dikarboxylových kyselin, hrají důležitou roli v mnoha biologických chování. Mnohé z těchto kyselin je možno uvést aminokyseliny , které slouží zejména jako materiály pro syntézu proteinů. Další slabé kyseliny sloužit jako nárazníky s jejich konjugovaných bází, jak udržet hodnotu pH v těle z prochází změnami ve velkém měřítku, které by byly škodlivé pro buňky. Zbytek dikarboxylových kyselin také podílejí na syntéze různých biologicky významných látek v lidském těle.

kyselina katalýza

Kyseliny se používají jako katalyzátory v průmyslových a organické chemie; například kyselina sírová se používá ve velkém množství v alkylačním procesu k výrobě benzínu. Některé kyseliny, jako je kyselina sírová, fosforečná a chlorovodíková, také způsobit dehydrataci a kondenzačních reakcí . V biochemii, mnoho enzymů použít kyselé katalýzy.

biologická výskyt

Základní struktura z aminokyseliny .

Mnoho biologicky významných molekul jsou kyselina. Nukleové kyseliny , která obsahují kyselé fosfátové skupiny , zahrnují DNA a RNA . Nukleové kyseliny obsahují genetického kódu, který určuje mnoho vlastností organismu, a je předán z rodičů na potomky. DNA obsahuje chemické plán pro syntézu proteinů, které se skládají z aminokyselinových podjednotek. Buněčné membrány obsahují mastných kyselin, estery , jako jsou fosfolipidy .

Α-aminokyseliny má centrální uhlík (alfa nebo a- oxid ), který je kovalentně vázaný na karboxylovou skupinu (proto jsou karboxylové kyseliny ), s amino- skupinu, atom vodíku a skupinu proměnné. Proměnná skupina, nazývané také skupina R nebo skupina v postranním řetězci, určí identitu a mnoho vlastností konkrétního aminokyseliny. V glycin , nejjednodušší aminokyselina, skupina R je atom vodíku, ale ve všech ostatních aminokyselin, že je obsahuje jeden nebo více atomů uhlíku vázaný na atomy vodíku, a mohou obsahovat další prvky, jako jsou síra, kyslík nebo dusík. S výjimkou glycinu, přirozeně se vyskytující aminokyseliny jsou chirální a téměř vždy vyskytují v L -konfiguraci . Peptidoglykanu , nalezený v některých bakteriálních buněčných stěn obsahuje některé D -aminokyseliny. Při fyziologickém pH, typicky kolem 7 volné aminokyseliny existovat v nabité formě, kde je kyselou karboxylovou skupinu (-COOH), ztrácí proton (-COO - ) a základní aminoskupinu (NH 2 ) získá proton (= NH +
3
). Celá molekula má neutrální náboj a je amfoterní iont , s výjimkou aminokyseliny s bazickými nebo kyselými postranními řetězci. Asparagová kyselina , například, má jednu protonovaný amin a dvě deprotonuje karboxylové skupiny, pro čistý náboj -1 při fyziologickém pH.

Mastné kyseliny a deriváty mastných kyselin jsou další skupinou karboxylových kyselin, které hrají významnou roli v biologii. Ty obsahují dlouhé uhlovodíkové řetězce a karboxylovou skupinu na jedné straně. Buněčná membrána téměř všech organizmů je primárně tvořen z fosfolipidové dvojvrstvy , a micely esterů hydrofobních mastných kyselin s polární hydrofilní fosfátových „hlavu“ skupin. Membrány obsahovat další složky, z nichž některé mohou podílet na acidobazických reakcí.

U lidí a mnoho dalších zvířat, kyselina chlorovodíková je součástí žaludeční kyseliny vylučovaného v žaludku na pomoc hydrolyzovat proteiny a polysacharidy , stejně jako přeměnu inaktivní pro-enzymu, pepsinogen do enzymu , pepsin . Některé organismy produkují kyseliny pro obranu; například mravenci produkují kyselinu mravenčí .

Acidobazické rovnováha hraje klíčovou roli v regulaci savčí dýchání. Kyslík plyn (O 2 ) pohání buněčnou respiraci , proces, při kterém zvířata uvolnění chemickou potenciální energii uloženou v potravinách, produkující oxid uhličitý (CO 2 ) jako vedlejší produkt. Kyslík a oxid uhličitý jsou vyměňovány v plicích , a tělo reaguje na měnící se požadavky na energii úpravou rychlosti ventilace . Například, během období námahy tělo rychle rozkládá uložených sacharidů a tuků, uvolnění CO 2 do krevního oběhu. Ve vodných roztocích, jako je krevní CO 2 existuje v rovnováze s kyselinou uhličitou a hydrogenuhličitanu iontu.

CO 2 + H 2 O ⇌ H 2 CO 3 ⇌ H + + HCO -
3

Jedná se o snížení hodnoty pH, která signalizuje mozku dýchat rychleji a hlouběji, vytlačení přebytečného CO 2 a náhradní dodávku buňky s O 2 .

Aspirin (kyselina acetylsalicylová), je karboxylová .

Buněčné membrány jsou obvykle nepropustné pro nabité nebo velké, polární molekuly a to z důvodu lipofilních mastných acylových řetězců, které obsahují jejich interiér. Mnoho biologicky významných molekul, včetně řady farmaceutických činidel, jsou organické slabé kyseliny, které mohou procházet membránou ve své protonované, neutrální formě, ale ne v jejich nabité formě (tj jako konjugovaná báze). Z tohoto důvodu je aktivita mnoha léků může být zvýšena nebo inhibována pomocí antacid nebo kyselých potravin. Naplněná forma je však často rozpustnější v krvi a cytosolu , oba vodném prostředí. Když je extracelulární prostředí je kyselejší než je neutrální pH uvnitř buňky, některé kyseliny, bude existovat v neutrální formě a bude membrána rozpustný, což jim umožňuje, aby přes fosfolipidové dvojvrstvy. Kyseliny, které ztratit proton na intracelulární pH bude existovat v rozpustné, nabité formě, a jsou tedy schopny difundovat do cytosolu svůj cíl. Ibuprofen , aspirin a penicilin jsou příklady léků, které jsou slabými kyselinami.

Běžné kyseliny

Minerální kyseliny (anorganické kyseliny)

sulfonové kyseliny

Sulfonové kyseliny má obecný vzorec R (= O) 2 -OH, kde R je organický zbytek.

karboxylové kyseliny

Karboxylová kyselina má obecný vzorec RC (O) OH, kde R je organický zbytek. Karboxylová skupina -C (O) OH obsahuje karbonylovou skupinu, C = O, a hydroxylovou skupinu OH.

Halogenované karboxylové kyseliny

Halogenace v alfa poloze zvyšuje sílu kyseliny, tak, aby tyto kyseliny jsou silnější než kyselina octová.

Vinylogous karboxylové kyseliny

Normální karboxylové kyseliny jsou přímý svazek karbonylové skupiny a hydroxylové skupiny. V vinylogous karboxylových kyselin, uhlík-uhlík odděluje karbonylové a hydroxylové skupiny.

Nukleové kyseliny

Reference

externí odkazy