Kwasy

Kwasy – związki chemiczne wykazujące charakter kwasowy, co w zależności od definicji może oznaczać zdolność do:

• zakwaszania środowiska, tj. obniżania jego pH (definicja Arrheniusa),
• dostarczania kationów wodorowych (definicja Brønsteda-Lowry’ego),
• przyjmowania pary elektronowej (definicja Lewisa).

W najprostszym rozumieniu kwasy to związki chemiczne zawierające łatwo dysocjujące atomy wodoru. W roztworach wodnych dysocjują one na kation wodorowy i anion reszty kwasowej. Związki chemiczne o właściwościach przeciwnych do kwasowych to zasady.

Kwas klasyczny

Kwas według klasycznej definicji Arrheniusa to każdy związek, który wprowadzony do roztworu wodnego zwiększa stężenie jonów oksoniowych H₃O⁺ (zmniejsza pH roztworu). Automatycznie zasadą jest każdy związek, który zwiększa stężenie jonów wodorotlenkowych OH⁻. Definicja ta ma głównie zastosowanie do roztworów wodnych.

W wyniku reakcji kwasów z zasadami powstają zazwyczaj sole.

Kwas Brønsteda-Lowry’ego

Według teorii kwasów i zasad Brønsteda-Lowry’ego, kwas to każdy związek chemiczny, który w warunkach danej reakcji jest donorem, czyli inaczej dostarczycielem jonu wodorowego H⁺.

Z drugiej strony zasada to każdy związek chemiczny, który może być akceptorem, czyli inaczej przyjmującym jon wodorowy. W reakcji kwasu i zasady Brønsteda-Lowry’ego powstaje nowy kwas i nowa zasada. Np. w reakcji:

HA + B ⇌ A₋ + HB⁺

Związek HA jest kwasem a związek B zasadą. Jon A₋ jest nową zasadą, a HB⁺ nowym kwasem.

Przykład reakcji:

H₂O + NH₃ ⇌ OH₋ + NH+4

Związki chemiczne (z wyjątkiem niektórych bardzo mocnych zasad i kwasów) mogą w zależności od warunków pełnić rolę kwasu lub zasady.

Kwas Lewisa

Inną, bardziej ogólną definicję kwasu podał Gilbert Lewis: kwas to związek chemiczny, który jest akceptorem (przyjmującym) w warunkach danej reakcji parę elektronową (więc zasada jest donorem pary elektronowej).

Definicja nie obejmuje klasycznych kwasów (tj. kwasów protonowych np. HCl), które według teorii Brønsteda-Lowry'ego są kwasami, w myśl definicji Lewisa kwasami nie są. Stanowią one zaś addukty kwasowo-zasadowe.

Definicja Lewisa obejmuje natomiast związki chemiczne, które zachowują się jak kwasy, bo mają silny deficyt elektronów, mimo że w ogóle nie posiadają w swojej strukturze atomu wodoru (np. chlorek glinu). Związki są nazywane kwasami Lewisa.

W przypadku zasad, definicje Lewisa i Brønsteda-Lowry’ego praktycznie się pokrywają – tzn. nie istnieją takie związki, które by były zasadami według definicji Lewisa, a nie były nimi według definicji Brønsteda-Lowry’ego.

Jeszcze bardziej ogólnym od kwasów i zasad Lewisa podziałem związków chemicznych pod kątem nadmiaru lub deficytu elektronów są pojęcia elektrofila i nukleofila.

Wybrane kwasy

Wybrane tlenowe kwasy nieorganiczne

• kwas azotowy (azotowy(V)), HNO₃
• kwas azotawy (azotowy(III)), HNO₂
• kwas siarkowy (siarkowy(VI)), H₂SO₄
• kwas siarkawy (siarkowy(IV)), H₂SO₃
• kwas nadtlenodisiarkowy, H₂S₂O₈
• kwas fosforowy (fosforowy(V)), H₃PO₄
• kwas fosfonowy (fosforawy, fosforowy(III)), H₃PO₃
• kwas węglowy, H₂CO₃
• kwas podchlorawy, (chlorowy(I)) HClO
• kwas chlorawy (chlorowy(III)), HClO₂
• kwas chlorowy (chlorowy(V)), HClO₃
• kwas nadchlorowy (chlorowy(VII)), HClO₄
• kwas borowy, H₃BO₃

Wybrane beztlenowe kwasy nieorganiczne

• kwas fluorowodorowy, HF_aq
• kwas chlorowodorowy (solny), HCl_aq
• kwas bromowodorowy, HBr_aq
• kwas jodowodorowy, HI_aq
• kwas siarkowodorowy, H₂S_aq
• kwas cyjanowodorowy, HCN_aq

Wybrane kwasy organiczne

• kwasy karboksylowe:
  • kwas mrówkowy, HCOOH
  • kwas octowy, CH₃COOH
  • kwas szczawiowy, (COOH)₂
  • kwas benzoesowy, PhCOOH
  • kwas mlekowy, CH₃CH(OH)COOH
  • kwas cytrynowy, HOOC−CH₂−C(OH)(COOH)−CH₂−COOH
• kwasy organiczne niezawierające grupy karboksylowej:
  • fenole, np. kwas pikrynowy, C₆H₂(NO₂)₃OH
  • kwas moczowy,
  • kwasy hydroksamowe, RC(=O)NHOH
• kwasy organiczne zawierające resztę kwasu nieorganicznego:
  • kwas p-toluenosulfonowy, CH₃−C₆H₄−SO₃H
  • kwas decylofosfonowy, CH₃(CH₂)₉−PO₃H₂
  • kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) i kwasy rybonukleinowe (RNA) – poli(diestry kwasu fosforowego)

Zobacz też

• moc kwasu, tlenek kwasowy
• skala pH
• kwasy wielo- i jednoprotonowe (wielo- i jednozasadowe)

Linki zewnętrzne

• Teorie kwasów i zasad. chemorganiczna.com. [zarchiwizowane z tego adresu (2008-07-05)].