Kể tên các loại acid yếu

Chúng tôi xin giới thiệu bài Kể tên các loại acid yếu được VnDoc sưu tầm và tổng hợp lí thuyết trong chương trình giảng dạy môn Hóa học lớp 11. Hi vọng rằng đây sẽ là những tài liệu hữu ích trong công tác giảng dạy và học tập của quý thầy cô và các bạn học sinh.

I. Khái niệm Acid 

1. Thuyết Bronsted- Lowry về acid - base

• Theo thuyết Arrenius (A-re-ni-ut), acid là những chất khi tan trong nước phân li ra H⁺ (proton), base là những chất khi tan trong nước phân li ra ion OH^-.

Tuy nhiên thuyết Arrenius còn một số hạn chế như: chỉ áp dụng cho dung môi nước; không giải thích được nhiều trường hợp …

• Năm 1923, Bronsted và Lowry đã đề xuất thuyết về acid - base (Gọi là thuyết Bronsted - Lowry) như sau: Acid là những chất có khả năng cho H⁺, base là những chất có khả năng nhận H⁺.

Ví dụ 1: Ammoniac ( NH₃) khi tan trong nước có phản ứng với nước:

NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH^- (1)

Trong phản ứng thuận của (1), H₂O đã nhường H⁺ cho NH₃ nên đóng vai trò là acid, còn NH₃ nhận H⁺ từ H₂O nên đóng vai trò là base.

Ví dụ 2: Trong dung dịch nước của acetic acid (CH₃COOH) tồn tại cân bằng sau:

CH₃COOH + H₂O ⇌ H₃O⁺ + CH₃COO^-

Theo phản ứng thuận, CH₃COOH đóng vai trò acid còn H₂O đóng vai trò base; theo phản ứng nghịch, H₃O⁺ đóng vai trò acid còn CH₃COO^- đóng vai trò base.

Từ 2 ví dụ trên, ta thấy nước được coi là chất lưỡng tính (vừa có tính acid, vừa có tính base).

2. Acid mạnh/ base mạnh và acid yếu/ base yếu.

Từ sự phân li hoàn toàn và không hoàn toàn của acid và base trong nước, rút ra đặc điểm: Acid mạnh và base mạnh phân li hoàn toàn trong nước (nên không tồn tại dạng phân tử trong nước). Acid yếu và base yếu chỉ phân li một phần trong nước.

Nhiều acid, base ở dạng ion như NH₄^+, CH₃COO^-….,

Ví dụ 3:

+ Các acid như HCl, HNO₃, H₂SO₄… là các acid mạnh và các base như NaOH, Ba(OH)₂, Ca(OH)₂ … là các base mạnh.

+ Các acid như CH₃COOH, H₂CO₃, H₂SO₃ là các acid yếu và các gốc acid tương ứng CH₃COO^- , CO₃^2-, SO₃^2-, …là những base yếu.

- Theo thuyết Bronsted - Lowry , nhiều ion như Fe³⁺, Al³⁺, CO₃^2-… sẽ đóng vai trò là acid hoặc base trong nước, bởi chúng tác dụng một phần với nước. Ví dụ:

Al³⁺ + 3H₂O ⇌ Al(OH)₃ + 3H⁺

CO₃^2- + H₂O ⇌ HCO₃^- + OH^-

HCO₃^- + H₂O ⇌ H₂CO₃ + OH^-

Các phản ứng trên được gọi là phản ứng thủy phân (tác dụng với nước) của ion Al³⁺ và ion CO₃^2-.

II. Các loại Acid yếu thường gặp

1. Hydrosulfuric acid - H₂S
2. Sulfurous acid  - H₂SO₃
3. Hydrofluoric acid  - HF
4. Phosphoric acid - H₃PO₄
5. Carbonic acid - H₂CO₃
6. Acetic acid - CH₃COOH
7. Formic acid  - HCOOH
8. Propanoic acid  - C₂H₅COOH

III. Cách xác định acid mạnh yếu

Tính acid: Thường xét trong môi trường dung môi là nước. Phụ thuộc vào độ bền liên kết H-O (khả năng phân ly H⁺), thường được biểu thị qua chỉ số pKa (Hằng số phân ly acid).

HClO < HClO₂ < HClO₃ < HClO₄ (Tăng O (không tham gia lk H-O) làm tăng độ phân cực của liên kết H-O).

HCl < H₂SO₄ (Tăng O làm tăng độ phân cực lk H-O ⇒ khả năng phân ly H⁺ tăng)

H₂SO₄ < HClO₄ (Do bán kính nguyên tử S > bán kính nguyên tử Cl, Số O không tham gia liên kết H-O trong HClO₄ > trong H₂SO₄).

• Hydrohalic acid

Các hydrogen halide dễ tan trong nước vì phân tử phân cực. Trong dung dịch, hydrogen halide đều phân li ra ion H⁺ nên được gọi là hydrohalic acid (hay các acid HX).

Ví dụ: Sự phân li của hydrogen chloride trong nước như sau:

HCl(aq) → H⁺(aq) + Cl^-(aq)

Tính acid của các dung dịch HX tăng theo dãy từ HF đến HI.

Trong đó, hydrofluoric acid (HF) là acid yếu do chỉ phân li một phần trong nước.

Còn hydrochloric acid (HCl), hydrobromic acid (HBr) và hydroiodic acid (HI) được xếp vào loại acid mạnh do phân li hoàn toàn trong nước.

Nguyên nhân chủ yếu làm tăng độ mạnh của các acid theo dãy trên là do sự giảm độ bền liên kết theo thứ tự HF, HCl, HBr, HI.

Acid có O: tính acid giảm dần từ trên xuống dưới:

HClO₄ > HBrO₄ > HIO₄ (do độ âm điện của X giảm dần)

• Với các aicd hữu cơ RCOOH: (nguyên tử H được coi không có khả năng hút hoặc đẩy e)

+ Nếu gốc R no (đẩy e) làm giảm tính  acid. Gốc R no càng nhiều nguyên tử C thì khả năng đẩy e càng mạnh:

HCOOH > CH₃COOH > CH₃CH₂COOH > CH₃CH₂CH₂COOH > n-C₄H₉COOH.

+ Nếu gốc R hút e (không no, thơm hoặc có halogen...) sẽ làm tăng tính acid.

• Xét với gốc R có chứa nguyên tử halogen:

+ Halogen có độ âm điện càng lớn thì tính acid càng mạnh:

CH₂FCOOH > CH₂ClCOOH > CH₂BrCOOH > CH₂ICOOH > CH₃COOH

+ Gốc R có chứa càng nhiều nguyên tử halogen thì tính  acid càng mạnh:

Cl₃CCOOH > Cl₂CHCOOH > ClCH₂COOH > CH₃COOH

+ Nguyên tử halogen càng nằm gần nhóm COOH thì tính acid càng mạnh:

CH₃CH₂CHClCOOH>CH₃CHClCH₂COOH>CH₂ClCH₂CH₂COOH>CH₃CH₂CH₂COOH

Với một cặp  acid/base liên hợp: tính acid càng mạnh thì base liên hợp của nó càng yếu và ngược lại.

Với một phản ứng: acid mạnh đẩy được acid yếu khỏi dung dịch muối (trường hợp trừ một số đặc biệt).

IV. Giới thiệu chi tiết về 1 số acid yếu thường gặp

1. Hydrosulfuric acid - H₂S

- Hydrogen sulfide có thể tan trong nước tạo thành dung dịch acid rất yếu có tên là Hydrosulfuric acid , nó hoạt động yếu hơn cả axit cacbonic.

- Hydrosulfuric acid tác dụng với kiềm tạo nên 2 loại muối: muối trung hòa, như Na₂S chứa ion S²⁻ và muối acid như NaHS chứa ion HS⁻.

- Dung dịch axit sunfuhiđric tiếp xúc với không khí, nó dần trở nên vẩn đục màu vàng.

2. Sulfurous acid  - H₂SO₃

- Sulfurous acid (công thức hóa học là H₂SO₃ và dạng đầy đủ là (OH)₂SO) là tên gọi để chỉ dung dịch của  Sulfur dioxide (SO₂) tan trong nước. Không có chứng cứ nào cho thấy sự tồn tại của các phân tử Sulfurous acid trong dung dịch.

Nó cũng không thể cô đọng dưới dạng tinh chất, do khi đun sôi thì axít sunphurơ bị giải phóng dưới dạng lưu huỳnh điôxít và dung dịch chỉ còn lại nước. Nó phản ứng với tất cả các chất kiềm để tạo ra các muối bisunfit và sunfit, là thuốc thử để phản ứng với các hợp chất hữu cơ theo nhiều cách khác nhau.

3. Hydrofluoric acid -HF

- HF tồn tại ở cả dạng khí và chất lỏng không màu có mùi hắc. Ở dạng dung dịch nước được gọi là Hydrofluoric acid. Đây là một nguyên liệu quan trọng trong việc chế biến nhiều hợp chất quan trọng bao gồm dược phẩm và polymer.

- HF được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hoá dầu như là một thành phần của các chất siêu acid.  Hydrogen fluoride sôi ở nhiệt độ phòng, cao hơn nhiều so với các hydro khác. Đây là loại axit có tính acid yếu, ăn mòn mạnh và dễ tan trong nước.

- Hydrofluoric acid với tính chất phản ứng mạnh với kính, do đó, acid này thường được lưu chứa trong các bình nhựa polyethylene hoặc teflon.

4.  Phosphoric acid - H₃PO₄

-  Phosphoric acid  là một acid vô cơ chứa phốt pho không màu, không mùi.

-  Phosphoric acid  xuất hiện dưới dạng chất lỏng trong suốt không màu hoặc chất rắn kết tinh trong suốt. Chất rắn nguyên chất nóng chảy ở 42,35°C và có khối lượng riêng là 1,834 g/cm³. Chất lỏng thường là dung dịch nước 85%. Vận chuyển dưới dạng cả chất rắn và chất lỏng. Ăn mòn kim loại và mô.

-  Phosphoric acid  đậm đặc, có thể chứa tới 70%-75% P₂O₅ – nguyên liệu không thể thiếu dùng để sản xuất phân bón như sản xuất thuốc trừ sâu, điều chế phân lân.

 5. Carbonic acid  - H₂CO₃

- Carbonic acid, trước đây gọi là acid không khí hoặc acid khí, nó là acid vô cơ duy nhất của carbon và có công thức H₂CO₃.

- Carbonic acid được hình thành bởi carbon dioxide và nước. Carbonic acid chỉ xảy ra thông qua muối (carbonate), muối acid (Hydrogen Carbonate), amin (Carbamic acid) và hydrochloric acid.

- Carbonic acid được tìm thấy trong cơ thể con người, CO₂ có trong máu kết hợp với nước tạo thành Carbonic acid, sau đó được thở ra dưới dạng khí của phổi.

- Nó cũng được tìm thấy trong đá và hang động nơi đá vôi có thể bị hòa tan. H₂CO₃ cũng có thể được tìm thấy trong than đá, thiên thạch, núi lửa, mưa axit, nước ngầm, đại dương và thực vật.

6.  Acetic acid - CH₃COOH

-  Acetic acid CH₃COOH là chất lỏng không màu, có vị chua và tan hoàn toàn trong nước.

- Nhiệt độ sôi của Acetic acid CH₃COOH lớn hơn rượu dùng chúng cùng phân tử khối do sự liên kết bền vững của các phân tử hydro.

- Khi đun nóng, Acetic acid có thể hòa tan một lượng nhỏ photpho và lưu huỳnh. Tan tốt trong cellulose và Nitrocellulose.

- Acetic acid là một hợp chất hữu cơ có tính axit mạnh, được sản xuất từ rất lâu đời và được ứng dụng cao trong các ngành sản xuất công nghiệp, sản xuất thực phẩm hay lĩnh vực y học...

 7. Formic acid - HCOOH

-  Formic acid  còn được gọi là Formic acid  (HCOOH), chúng có dạng chất lỏng không màu, có mùi và là một acid yếu.

- Mặc dù là một acid yếu, thế nhưng so sánh trong dãy đồng đẳng carboxylic Acid  no, đơn chức, mạch hở thì chúng lại là acid mạnh nhất, mạnh hơn cả carbonic acid (H₂CO₃) bởi vì hiệu ứng dồn mật độ electron trong nhóm -COOH.

- Đối với ngành nhuộm, Formic acid được dùng như là một chất cầm màu trong nhuộm da và nhuộm sửa chữa. Vì chúng là tác nhân trung hòa và điều chỉnh độ pH trong nhiều bước xử lý dệt may.

-------------------------------------------