UNE acide fort est tout composé capable de libérer complètement et de manière irréversible des protons ou des ions hydrogène, H+. Étant si réactif, un grand nombre d'espèces sont obligées d'accepter ces H+; comme l'eau, dont le mélange devient potentiellement dangereux par simple contact physique.
L'acide donne un proton à l'eau, qui fonctionne comme une base pour former l'ion hydronium, H3OU ALORS+. La concentration de l'ion hydronium dans une solution d'un acide fort est égale à la concentration de l'acide ([H3OU ALORS+] = [HAc]).
Dans l'image du haut, il y a une bouteille d'acide chlorhydrique, HCl, avec une concentration de 12M. Plus la concentration d'un acide (faible ou fort) est élevée, il faut être plus prudent dans sa manipulation; c'est pourquoi la bouteille montre le pictogramme d'une main blessée par la propriété corrosive d'une goutte d'acide tombant dessus.
Les acides forts sont des substances qui doivent être manipulées en pleine conscience de leurs effets possibles; En travaillant avec eux avec soin, leurs propriétés peuvent être utilisées pour de multiples utilisations, l'une des plus courantes étant la synthèse ou la dissolution d'échantillons..
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Un acide fort se dissocie ou s'ionise à 100% en solution aqueuse, acceptant une paire d'électrons. La dissociation d'un acide peut être décrite avec l'équation chimique suivante:
HAc + HdeuxO => A- + H3OU ALORS+
Où HAc est l'acide fort, et A- sa base conjuguée.
L'ionisation d'un acide fort est un processus généralement irréversible; dans les acides faibles, au contraire, l'ionisation est réversible. L'équation montre que HdeuxOu c'est celui qui accepte le proton; cependant, les alcools et autres solvants peuvent aussi.
Cette tendance à accepter les protons varie d'une substance à l'autre, et donc la force acide du HAc n'est pas la même dans tous les solvants..
Le pH d'un acide fort est très bas, se situant entre 0 et 1 unité de pH. Par exemple, une solution de HCl 0,1 M a un pH de 1.
Cela peut être démontré en utilisant la formule
pH = - log [H+]
Le pH d'une solution de HCl 0,1 M peut être calculé, puis en appliquant
pH = -log (0,1)
Obtention d'un pH de 1 pour la solution HCl 0,1 M.
La force des acides est liée à leur pKa. L'ion hydronium (H3OU ALORS+), par exemple, a un pKa de -1,74. Généralement, les acides forts ont un pKa avec des valeurs plus négatives que -1,74, et sont donc plus acides que H lui-même3OU ALORS+.
Le pKa exprime d'une certaine manière la tendance de l'acide à se dissocier. Plus sa valeur est basse, plus l'acide sera fort et agressif. Pour cette raison, il convient d'exprimer la force relative d'un acide par la valeur de son pKa.
En général, les acides forts sont classés comme corrosifs. Cependant, il existe des exceptions à cette hypothèse.
Par exemple, l'acide fluorhydrique est un acide faible, mais il est très corrosif et capable de digérer le verre. Pour cette raison, il doit être manipulé dans des bouteilles en plastique et à basse température..
Au contraire, un acide de grande force tel que le superacide carborane, qui bien qu'il soit des millions de fois plus fort que l'acide sulfurique, n'est pas corrosif.
Lorsqu'un décalage vers la droite se produit dans une période du tableau périodique, la négativité des éléments qui composent la base conjuguée augmente.
L'observation de la période 3 du tableau périodique montre, par exemple, que le chlore est plus électronégatif que le soufre et, à son tour, le soufre est plus électronégatif que le phosphore..
Ceci est conforme au fait que l'acide chlorhydrique est plus fort que l'acide sulfurique et que ce dernier est plus fort que l'acide phosphorique..
En augmentant l'électronégativité de la base conjuguée de l'acide, la stabilité de la base augmente, et donc sa tendance à se regrouper avec l'hydrogène pour régénérer l'acide diminue..
Cependant, d'autres facteurs doivent être pris en compte, car cela seul n'est pas déterminant.
La force de l'acide dépend également du rayon de sa base conjuguée. L'observation du groupe VIIA du tableau périodique (halogènes) montre que les rayons atomiques des éléments qui composent le groupe ont la relation suivante: I> Br> Cl> F.
De même, les acides qui se forment gardent le même ordre décroissant de force des acides:
HI> HBr> HCl> HF
En conclusion, à mesure que le rayon atomique des éléments du même groupe dans le tableau périodique augmente, la force de l'acide qu'ils forment augmente de la même manière.
Ceci s'explique par l'affaiblissement de la liaison H-Ac par un mauvais chevauchement des orbitales atomiques de taille inégale..
La force d'un acide dans une série d'oxacides dépend du nombre d'atomes d'oxygène dans la base conjuguée..
Les molécules qui ont le plus grand nombre d'atomes d'oxygène constituent les espèces ayant la force d'acide la plus élevée. Par exemple, l'acide nitrique (HNO3) est un acide plus fort que l'acide nitreux (HNOdeux).
D'autre part, l'acide perchlorique (HClO4) est un acide plus fort que l'acide chlorique (HClO3). Et enfin, l'acide hypochloreux (HClO) est l'acide le plus faible de la série.
Les acides forts peuvent être illustrés dans l'ordre décroissant suivant de force d'acide: HI> HBr> HClO4 > HCl> HdeuxSW4 > CH₃C₆H₄SO₃H (acide toluènesulfonique)> HNO3.
Tous, et les autres qui ont été mentionnés jusqu'à présent, sont des exemples d'acides forts..
HI est plus fort que HBr car la liaison H-I se rompt plus facilement car elle est plus faible. HBr surpasse le HClO en acidité4 car, malgré la grande stabilité de l'anion ClO4- en délocalisant la charge négative, la liaison H-Br reste plus faible que la liaison O3ClO-H.
Cependant, la présence de quatre atomes d'oxygène rend HClO4 plus acide que HCl, qui ne contient pas d'oxygène.
Ensuite, HCl est plus fort que HdeuxSW4 parce que l'atome Cl est plus électronégatif que celui du soufre; et le HdeuxSW4 à son tour, il surpasse CH₃C₆H₄SO₃H en acidité, qui a un atome d'oxygène de moins et la liaison qui maintient l'hydrogène ensemble est également moins polaire.
Enfin, le HNO3 C'est le plus faible de tous pour avoir l'atome d'azote, de la deuxième période du tableau périodique.
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