Фтороводород и серная кислота

[srakotan4ik]

Добрый день!

Вопрос такой: HF является слабой кислотой из-за образования водородных связей между молекулами. Почему это явление "делает" HF в растворе слабой кислотой, а H2SO4 от водородных связей с H2O слабой кислотой не становится?

[popoveo]

Добрый день!

Вопрос такой: HF является слабой кислотой из-за образования водородных связей между молекулами. Почему это явление "делает" HF в растворе слабой кислотой, а H2SO4 от водородных связей с H2O слабой кислотой не становится?

Кто Вам такое сказал? При чем тут водородные связи? HF - слабая кислота из-за очень прочной связи в молекуле и, как следствие,  трудности диссоциации.

[yatcheh]

Кто Вам такое сказал? При чем тут водородные связи? HF - слабая кислота из-за очень прочной связи в молекуле и, как следствие,  трудности диссоциации.

 

Вопрос не так прост, как кажется! Во-первых, прочность связи H-F тут ни при чём, поскольку при диссоциации идет гетеролитический разрыв связи, а энергия связи относится к гомолитическому разрыву. 

Касательно факта слабости HF в растворе я встречал разные мнения. Скорее всего тут действует целый комплекс факторов. HF образует с молекулами воды очень сильные ВС, это факт, и это действительно препятствует диссоциации. Кроме того, ион фторида - очень маленький, с высокой плотностью заряда, что не есть хорошо. Такого рода анион с одной стороны имеет высокую энергию сольватации, а с другой - создаёт вокруг себя жёсткую сольватную оболочку, что уменьшает энтропию диссоциации. Плюс ко всему связь H-F очень короткая, протон "утоплен" в атом фтора, и растяжение этой связи, что предшествует диссоциации, сильно увеличивает и без того большой дипольный момент молекулы. Такая "растянутая" молекула уже имеет бОльшую энергию, а характер сольватации ещё не меняется, ионы ещё не могут образовать собственную сольватную шубу.

При диссоциации частично образуются анионы бифторида HF₂^- , но их немного, а при концентрации ниже 0.1М вообще нет.

Кстати, константа диссоциации HF сильно увеличивается с повышением концентрации водного раствора.

Изменено 7 Апреля, 2016 в 10:43 пользователем yatcheh

[химик-философ]

Сам себя нейтрализует потому что:

HF + H₂O <-> H₃O⁺ + F^-  ;   HF + H₃O⁺ <-> H₂F⁺ + H₂O

Самонетрализация характерна и для серной кислоты, но в концентрациях за 85%. При такой концентрации её правильнее назвать уже автопротолизом.

[yatcheh]

Сам себя нейтрализует потому что:

HF + H₂O <-> H₃O⁺ + F^-  ;   HF + H₃O⁺ <-> H₂F⁺ + H₂O

Самонетрализация характерна и для серной кислоты, но в концентрациях за 85%. При такой концентрации её правильнее назвать уже автопротолизом.

 

Коллега, вторую реакцию никак нельзя назвать реакцией нейтрализации Чем отличается катион фторония от катиона оксония? Или вы полагаете, что молекула HF является хоть сколько-нибудь сильным основанием, способным существенно конкурировать с водой? 

 

К сожалению не нашёл чисел, только указание (в книжке Рысса) на то, что катион оксония куда как более устойчив, чем фтороний. H₂F⁺ существует только в безводном HF в результате автопротолиза (K = 10^-10), в водных растворах он существовать не может, будучи очень сильной кислотой, более сильной, чем катион оксония. 

 

 Плюс ко всему связь H-F очень короткая, протон "утоплен" в атом фтора, и растяжение этой связи, что предшествует диссоциации, сильно увеличивает и без того большой дипольный момент молекулы. Такая "растянутая" молекула уже имеет бОльшую энергию, а характер сольватации ещё не меняется, ионы ещё не могут образовать собственную сольватную шубу.

 

 

А вот тут, брателло я тебя носом ткну. Энергия переходного состояния влияет на кинетику процесса, но никак не на термодинамику. Незачёт! 

Изменено 7 Апреля, 2016 в 11:57 пользователем yatcheh