[vc_row][vc_column][vc_column_text]
Kwasy Arrheniusa, które są podstawą klasyfikacji podczas omawiania systematyki związków nieorganicznych (tlenki, wodorotlenki, kwasy …) są jedną z kilku grup ważnych związków nieorganicznych. Tak się składa, że kwasy te trzeba znać, aby dobrze sobie radzić na polu tematyki związanej z solami. Jednak, jak to w chemii często bywa to, że jakaś sól pochodzi od kwasu X wcale nie oznacza, że kwas X może występować/został wyizolowany w stanie wolnym (w 100% czystej postaci). Poniżej w Tabelach: 1 oraz 2 zamieszczam przegląd/kompilację literaturową na temat istnienia/nie istnienia najpopularniejszych kwasów Arrheniusa (beztlenowych i tlenowych) łącznie z odnośnikami literaturowymi do kluczowych informacji.
Tabela 1. Istniejące i nieistniejące najważniejsze kwasy beztlenowe.
| Kwasy beztlenowe (roztwory wodne odpowiednich wodorków) / wodorki | |||
| Wzór | Czy istnieje w stanie wolnym (100%)?
Jeśli tak, to jaki jest jego stan skupienia w t = 25°C |
Czy istnieje w wodnych roztworach? | Czy jego cząsteczki otrzymano w innych, specjalnych warunkach?
Uwagi |
| HF | TAK (gaz) | TAK | nie dotyczy |
| HCl | TAK (gaz) | TAK, całkowicie zdysocjowany | nie dotyczy |
| HBr | TAK (gaz) | TAK, całkowicie zdysocjowany | nie dotyczy |
| HI | TAK (gaz) | TAK, całkowicie zdysocjowany | nie dotyczy |
| H2S | TAK (gaz) | TAK | nie dotyczy |
| HN3 | TAK (ciecz twrz = 37°C) | TAK | nie dotyczy |
| HCN | TAK (ciecz twrz = 25,7°C) | TAK | nie dotyczy |
| HSCN | TAK (tautomeria) żółtawa oleista ciecz. Związek ten już powyżej temperatury topnienia ulega polimeryzacji i rozkładowi. | TAK, stabilny w rozcieńczonych roztworach. Mimo, że jest określany, jako mocny kwas, jego stała dysocjacji nie jest tak duża, co pozwala przypuszczać, że w roztworach pływają niezdysocjowane cząsteczki HSCN, ale na maturę tego się nie ucz. | 1. Preparatyka Brauera str. 669.
2. Beard, C. I.; Dailey, B. P. “The Structure and Dipole Moment of Isothiocyanic Acid”. The Journal of Chemical Physics. 18 (11) (1950): 1437. |
Tabela 2. Istniejące i nieistniejące najważniejsze kwasy tlenowe.
| Kwasy beztlenowe (roztwory wodne odpowiednich wodorków) / wodorki | |||
| Wzór | Czy istnieje w stanie wolnym (100%)?
Jeśli tak, to jaki jest jego stan skupienia w t = 25°C |
Czy istnieje w wodnych roztworach? | Czy jego cząsteczki otrzymano w innych, specjalnych warunkach?
Uwagi |
| HF | TAK (gaz) | TAK | nie dotyczy |
| HCl | TAK (gaz) | TAK, całkowicie zdysocjowany | nie dotyczy |
| HBr | TAK (gaz) | TAK, całkowicie zdysocjowany | nie dotyczy |
| HI | TAK (gaz) | TAK, całkowicie zdysocjowany | nie dotyczy |
| H2S | TAK (gaz) | TAK | nie dotyczy |
| HN3 | TAK (ciecz twrz = 37°C) | TAK | nie dotyczy |
| HCN | TAK (ciecz twrz = 25,7°C) | TAK | nie dotyczy |
| HSCN | TAK (tautomeria) żółtawa oleista ciecz. Związek ten już powyżej temperatury topnienia ulega polimeryzacji i rozkładowi. | TAK, stabilny w rozcieńczonych roztworach. Mimo, że jest określany, jako mocny kwas, jego stała dysocjacji nie jest tak duża, co pozwala przypuszczać, że w roztworach pływają niezdysocjowane cząsteczki HSCN, ale na maturę tego się nie ucz. | 1. Preparatyka Brauera str. 669.
2. Beard, C. I.; Dailey, B. P. “The Structure and Dipole Moment of Isothiocyanic Acid”. The Journal of Chemical Physics. 18 (11) (1950): 1437. |
| Kwasy tlenowe | |||
| H2CO3 | NIE, w stanie czystym, w tych warunkach nie istnieje i nie wiadomo, jaki byłby jego stan skupienia (prawdopodobnie ciecz). | Cząsteczki tego kwasu są nietrwałe w roztworach wodnych. Mówiąc wodny roztwór kwasu węglowego i pisząc dla niego wzór H2CO3 mamy na myśli układ CO2(aq). Inne symboliczne oznaczenie: H2O∙CO2. Jednak dla zapisu pierwszego stopnia dysocjacji używamy symboliki:
H2CO3 → H+ + HCO3– (lub odpowiednia wersja Brønstedowa). |
TAK
M. H. Moore; R. K. Khanna “Infrared and mass spectral studies of proton irradiated H2O + CO2 ice: Evidence for carbonic acid”, Spectrochimica Acta Part A. 47 (2) (1990) 255–262.
|
| H2SO3 | NIE, w stanie czystym, w tych warunkach nie istnieje i nie wiadomo, jaki byłby jego stan skupienia (prawdopodobnie ciecz). | Cząsteczki tego kwasu są nietrwałe w roztworach wodnych. Mówiąc wodny roztwór kwasu siarkowego(IV) i pisząc dla niego wzór H2SO3 mamy na myśli układ SO2(aq). Inne symboliczne oznaczenie: H2O∙SO2. Jednak dla zapisu pierwszego stopnia dysocjacji używamy symboliki:
H2SO3 → H+ + HSO3– (lub odpowiednia wersja Brønstedowa). |
TAK
D. Sülzle; M. Verhoeven; J. K. Terlouw; H. Schwarz, “Generation and Characterization of Sulfurous Acid (H2SO3) and of Its Radical Cation as Stable Species in the Gas Phase”. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 27 (11) (1988). 1533–4. |
| H2SO4 | TAK, oleista ciecz. | TAK, tyle, że ze względu na to, iż na pierwszym stopniu dysocjacji jest mocnym elektrolitem w roztworach wodnych nie istnieją niezdysocjowane cząsteczki H2SO4. | nie dotyczy |
| HNO2 | NIE, próby zatężania kończą się dysproporcjonowaniem:
3HNO2 → HNO3 + 2NO + H2O Nie wiadomo, jaki byłby jego stan skupienia, gdyby istniał w czystej postaci (prawdopodobnie ciecz). |
TAK w niskich temperaturach, zwykle w preparatyce otrzymywany in situ w 0°C. | nie dotyczy |
| HNO3 | TAK, bezbarwna ciecz, która ze względu na powolny rozkład przybiera żółte lub brunatne zabarwienie. | TAK, mimo, że jest mocnym kwasem jego stała dysocjacji nie jest tak duża, co pozwala przypuszczać, że w odpowiednio stężonych roztworach pływają niezdysocjowane cząsteczki HNO3, ale na maturę tego się nie ucz.
|
nie dotyczy |
| HPO3 | NIE, jest to empiryczny wzór cyklicznych kwasów metafosforowych (HPO3)n, który to na chwilę obecną w polskiej dydaktyce pełni rolę podobną do tej, jak kiedyś masowo w książkach symbolizowało się tlenek fosforu(V) wzorem P2O5. Istniejące i dobrze scharakteryzowane są kwasy metafosforowe(V), dla n = 3 i 4, tj. kwas trimetafosforowy (cyklo-trifosforowy), (HPO3)3 oraz kwas tetrametafosforowy (cyklo-tetrafosforowy), (HPO3)4.
W powyższych warunkach występują jako bezbarwne, szkliste ciała stałe. |
TAK, cykliczne kwasy metafosforowe | nie dotyczy |
| H3PO4 | TAK, bezbarwne/białe ciało stałe. | TAK | nie dotyczy |
| H4P2O7 | TAK, bezbarwne/białe ciało stałe. | TAK | nie dotyczy |
| H3PO2 | TAK, bezbarwne ciało stałe rozpływające się w bezbarwną ciecz. | TAK | Preparatyka Brauera str.555.
|
| H3PO3 | TAK, bezbarwne/białe ciało stałe. | TAK | Preparatyka Brauera str.554.
|
| H3BO3 | TAK, bezbarwne/białe ciało stałe. | TAK, ale stosunkowo słabo rozpuszczalny w wodzie w temp. pokojowej | nie dotyczy |
| H2SiO3 | Ciało stałe, trudno rozpuszczalne w wodzie. Symboliczne oznaczenie tzw. kwasów polikrzemowych lub inaczej różnych form uwodnionego tlenku SiO2 o ogólnym wzorze: [SiOx(OH)4−2x]n (n=1) lub SiO2∙nH2O (n=1) lub SiO2∙H2O. Nie istnieje czysty związek o wzorze H2SiO3.
|
NIE, trudno rozpuszczalny w wodzie | nie dotyczy |
| H4SiO4 | Ciało stałe, trudno rozpuszczalne w wodzie. Symboliczne oznaczenie tzw. kwasów polikrzemowych lub inaczej różnych form uwodnionego tlenku SiO2 o ogólnym wzorze: [SiOx(OH)4−2x]n (n=0) lub SiO2∙nH2O (n=2) lub SiO2∙2H2O. Nie istnieje czysty związek o wzorze H4SiO4. | NIE, trudno rozpuszczalny w wodzie | nie dotyczy |
| H2S2O3 | (izomeria O-kwas, S-kwas). Otrzymany w środowisku bezwodnym. | W środowisku wodnym nietrwały, rozkłada się zgodnie z równaniem:
H2S2O3 → H2O + SO2+ S |
1. Schmidt, Max, “Über Säuren des Schwefels. I. Zur Kenntnis der wasserfreien Thioschwefelsäure”, Z. Anorg. Allg. Chem., 289 (1957) 141–57,
2. Miaskiewicz, Karol; Steudel, Ralf , “The Structures of Thiosulfuric Acid H2S2O3 and Its Monoanion HS2O3−“, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 31 (1) (1992) 58–59, |
| HClO | NIE, w stanie czystym, w tych warunkach nie istnieje i nie wiadomo, jaki byłby jego stan skupienia (prawdopodobnie ciecz). | TAK, istnieje w wodnych roztworach, słaby kwas | nie dotyczy |
| HClO2 | NIE, w stanie czystym, w tych warunkach nie istnieje i nie wiadomo, jaki byłby jego stan skupienia (prawdopodobnie ciecz). | TAK, istnieje w wodnych roztworach, słaby kwas | nie dotyczy |
| HClO3 | NIE, w stanie czystym, w tych warunkach nie istnieje i nie wiadomo, jaki byłby jego stan skupienia (prawdopodobnie ciecz).
|
TAK, mimo, że jest określany czasem jako mocny kwas, jego stała dysocjacji nie jest tak duża, co pozwala przypuszczać, że w odpowiednio stężonych roztworach pływają niezdysocjowane cząsteczki HClO3, ale na maturę tego się nie ucz.
|
nie dotyczy |
| HClO4 | TAK, bezbarwna ciecz. | TAK, ale jest to jeden z najmocniejszych kwasów, więc w roztworach wodnych występuje, jako całkowicie zdysocjowany | nie dotyczy |
| HMnO4 | TAK, ciało stałe zarówno jako bezwodny związek, jak i dihydrat. | TAK, tyle, że jako mocny kwas jest w pełni zdysocjowany w roztworach wodnych. | Frigerio, Norman A. ,“Preparation and properties of crystalline permanganic acid”. Journal of the American Chemical Society. 91 (22) (1969), 6200–1.
Twardszymi dowodami byłyby dowody spektroskopowe lub lepiej krystalograficzne, jednak takowych nie znalazłem. |
| H2MnO4 | NIE | NIE, w roztworach wodnych aniony MnO42- ulegają dysproporcjonowaniu już w środowisku obojętnym, a w środowisku kwasowym to już tym bardziej:
3MnO42- + 4H+ → MnO2 + 2MnO4– + 2H2O
|
NIE |
| H2CrO4 | NIE, wszelkie odwodnienia w kwasowym środowisku prowadzą do powstania CrO3. Nie wiadomo w takim razie, jaki byłby jego stan skupienia w stanie czystym. | NIE, różne równowagi kwasowo-zasadowe w roztworze wodnym w zależności od pH, możliwość występowania w roztworach wodnych jako HCrO4– oraz CrO42-. | nie dotyczy |
| H2Cr2O7 | NIE, wszelkie odwodnienia w kwasowym środowisku prowadzą do powstania CrO3. Nie wiadomo w takim razie, jaki byłby jego stan skupienia w stanie czystym. | NIE, różne równowagi kwasowo-zasadowe w roztworze wodnym w zależności od pH, możliwość występowania w roztworach wodnych jako Cr2O72-. | nie dotyczy |
[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row][vc_row][vc_column][vc_column_text]Proszę Cytować jako: W. Grzesiak, „Kwasy Arrheniusa te istniejące i nieistniejące”, https://chemiadlamaturzysty.pl/kwasy-te-istniejace-i-nieistniejace[/vc_column_text][/vc_column][/vc_row]
