Forza di un acido binario: fattori che la influenzano

La forza di un acido dipende dalla forza del legame H-A e dalla stabilità della base coniugata.
Nelle soluzioni acquose, la forza degli acidi misura la tendenza a cedere protoni all’acqua. Gli acidi forti sono caratterizzati da una costante di equilibrio Ka molto elevata e, se sono molto concentrati, hanno un pH inferiore a zero.

Un acido debole è caratterizzato dal fatto che la sua dissociazione in acqua non è completa, ma è una reazione di equilibrio, e come tale la sua dissociazione è correlata ad una costante di equilibrio Ka che può assumere valori molto piccoli.

Gli acidi possono essere binari ossia costituiti da idrogeno e un alogeno o da un elemento del gruppo 16. In essi l’idrogeno è legato direttamente a uno di questi elementi.

Vi sono poi gli acidi ternari detti ossiacidi che contengono, oltre all’idrogeno e un altro elemento che è in genere un non metallo anche l’ossigeno.

Elettronegatività

A parità di condizioni la forza dell’acido è maggiore quanto più polare è il legame H-X. Si considerino i composti binari costituiti da idrogeno e un elemento del secondo periodo a partire dal Gruppo 14.

Poiché l’elemento più elettronegativo è il fluoro si verifica che il legame che mostra una maggiore polarità è quello tra idrogeno e fluoro. Infatti HF è l’acido più forte tra HF, H2O, NH3, CH4 e CH4 in cui la differenza di elettronegatività tra idrogeno e carbonio è solo di 0.4 è uno degli acidi più deboli conosciuti.

 

Specie Costante Ka Differenza di elettronegatività
HF 7.2 · 10-4 1.9
H2O 1.0· 10-14 1.4
NH3 1.0· 10-33 0.9
CH4 1.0· 10-44 0.4

 

Quando questi composti agiscono da acido si rompe un legame H-X per dare ioni H+ e X; quanto più polare è questo legame tanto più facilmente si formano questi ioni. Una soluzione di HF è moderatamente acida, l’acqua è molto meno acida e l’acidità dell’ammoniaca è così bassa che la chimica delle soluzioni acquose di questo composto è dominata dalla sua basicità.

Dimensioni di X

Sulla base della differenza di elettronegatività ci si dovrebbe aspettare che, scendendo lungo il gruppo degli alogeni, poiché diminuisce la differenza di elettronegatività con l’idrogeno gli acidi HCl, HBr e HI diventano via via sempre meno acidi.

Tuttavia si verifica che il trend è opposto infatti l’acidità degli acidi alogenidrici aumenta scendendo lungo il gruppo. Questo fenomeno è dovuto all’influenza delle dimensioni dell’atomo X infatti quanto più è debole il legame HX tanto più l’acido è forte.

Infatti i legami diventano, in genere, più deboli all’aumentare delle dimensioni dell’atomo come viene confermato dai rispettivi valori delle entalpie di dissociazione i valori delle costanti Ka per HF, HCl, HBr e HI riflettono il fatto che le entalpie di dissociazione diventano più piccole all’aumentare delle dimensioni dell’atomo.

Acido Ka Entalpia di dissociazione kJ/mol
HF 7.2 · 10-4

569

HCl 1.0· 106

431

HBr 1.0· 109

370

HI 3.0· 109

300

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