Starke Säuredefinition und Beispiele

Ein starker Acid ist eine, die vollständig ist dissoziiert oder ionisiert in einem wässrige Lösung. Es ist eine chemische Spezies mit einer hohen Fähigkeit, ein Proton H zu verlieren⁺. In Wasser verliert eine starke Säure ein Proton, das von Wasser unter Bildung des Hydroniumions eingefangen wird:

HA (aq) + H.₂O → H.₃Ö⁺(aq) + A.⁻(aq)

Diprotische und polyprotische Säuren können mehr als ein Proton verlieren, aber der pKa-Wert und die Reaktion der "starken Säure" beziehen sich nur auf den Verlust des ersten Protons.

Starke Säuren haben eine kleine logarithmische Konstante (pKa) und eine große Säuredissoziationskonstante (Ka).

Die meisten starken Säuren sind ätzend, einige der Supersäuren jedoch nicht. Im Gegensatz dazu sind einige der schwache Säuren (z. B. Flusssäure) kann stark ätzend sein.

Mit zunehmender Säurekonzentration nimmt die Dissoziationsfähigkeit ab. Unter normalen Bedingungen in Wasser dissoziieren starke Säuren vollständig, extrem konzentrierte Lösungen jedoch nicht.

Während es viele schwache Säuren gibt, gibt es nur wenige starke Säuren. Das gemeinsame starke Säuren umfassen:

• HCl (Salzsäure)
• H.₂SO₄ (Schwefelsäure)
• HNO₃ (Salpetersäure)
• HBr (Bromwasserstoffsäure)
• HClO₄ (Perchlorsäure)
• HI (Iodwasserstoffsäure)
• p-Toluolsulfonsäure (eine organisch lösliche starke Säure)
• Methansulfonsäure (eine flüssige organische starke Säure)

Die folgenden Säuren dissoziieren fast vollständig in Wasser, so dass sie oft als starke Säuren angesehen werden, obwohl sie nicht saurer sind als das Hydroniumion H.₃Ö⁺:

• HNO₃ (Salpetersäure)
• HClO₃ (Chlorsäure)

Einige Chemiker betrachten das Hydroniumion, die Bromsäure, die Periodsäure, die Perbromsäure und die Periodsäure als starke Säuren.

Wenn die Fähigkeit, Protonen zu spenden, als Hauptkriterium für die Säurestärke verwendet wird, wären die starken Säuren (von den stärksten zu den schwächsten):

• H [SbF₆] (Fluorantimonsäure)
• BFS₃HSbF₅ (magische Säure)
• H (CHB₁₁Cl₁₁) (Carboransupersäure)
• BFS₃H (Fluorschwefelsäure)
• CF.₃SO₃H (Trifluorsäure)

Dies sind die "Supersäuren", die als Säuren definiert sind, die saurer als 100% Schwefelsäure sind. Die Supersäuren protonieren permanent Wasser.

Sie fragen sich vielleicht, warum die starken Säuren so gut dissoziieren oder warum bestimmte schwache Säuren nicht vollständig ionisieren. Einige Faktoren spielen eine Rolle:

• Atomradius: Mit zunehmendem Atomradius steigt auch der Säuregehalt. Zum Beispiel ist HI eine stärkere Säure als HCl (Jod ist ein größeres Atom als Chlor).
• Elektronegativität: Je elektronegativer eine konjugierte Base im gleichen Zeitraum des Periodensystems ist (A.^-), je saurer es ist.
• Elektrische Ladung: Je positiver die Ladung eines Atoms ist, desto höher ist sein Säuregehalt. Mit anderen Worten, es ist einfacher, ein Proton von einer neutralen Spezies zu nehmen als von einem mit einer negativen Ladung.
• Gleichgewicht: Wenn eine Säure dissoziiert, wird das Gleichgewicht mit ihrer konjugierten Base erreicht. Bei starken Säuren begünstigt das Gleichgewicht das Produkt stark oder steht rechts von einer chemischen Gleichung. Die konjugierte Base einer starken Säure ist viel schwächer als Wasser als Base.
• Lösungsmittel: In den meisten Anwendungen werden starke Säuren in Bezug auf Wasser als Lösungsmittel diskutiert. Säure und Basizität haben jedoch in nichtwässrigem Lösungsmittel eine Bedeutung. Beispielsweise ionisiert Essigsäure in flüssigem Ammoniak vollständig und kann als starke Säure angesehen werden, obwohl es in Wasser eine schwache Säure ist.