Bước tới nội dung

Acid

Đây là một bài viết cơ bản. Nhấn vào đây để biết thêm thông tin.
Bách khoa toàn thư mở Wikipedia

Kẽm,mộtkim loạiđiển hình, đangphản ứngvớiacid hydrochloric,một acid điển hình.

Acid(bắt nguồn từtiếng Pháp:acide[a.sid]),[1]thường được phiên âm làaxít,[1]là mộtphân tửhoặcioncó khả năng cho 1proton(tức là ion hydro, H+), được gọi làacid Brønsted–Lowry,hoặc hình thànhliên kết cộng hóa trịvới mộtcặp electron,được gọi làacid Lewis.[2][3]

Thể loại acid đầu tiên là chất cho proton, hayacid Brønsted–Lowry.Trong trường hợp đặc biệt củadung dịch nước,chất cho proton tạo thành ionhydroniH3O+và được gọi là acid Arrhenius.

Định nghĩa và khái niệm

[sửa|sửa mã nguồn]

Các định nghĩa hiện đại liên quan đến các phản ứng hóa họccơ bảnphổ biến cho tất cả các acid.

Hầu hết các acid gặp phải trong cuộc sống hàng ngày làdung dịch nước,hoặc có thể hòa tan trong nước, vì vậy định nghĩa Arrhenius và Brønsted–Lowry là phù hợp nhất.

Định nghĩa Brønsted–Lowrylà định nghĩa được sử dụng rộng rãi nhất, các phản ứng acid–base được cho là liên quan đến việc chuyển proton (H+) từ acid sang base.

Các ion hydroni là acid theo cả ba định nghĩa. Mặc dùrượuamincó thể là acid Brønsted–Lowry, chúng cũng có thể hoạt động như các base Lewis do các cặp electron đơn độc trên các nguyên tử oxy và nitơ của chúng.

Acid Arrhenius

[sửa|sửa mã nguồn]
Svante Arrhenius.

Nhà hóa họcngười Thụy ĐiểnSvante Arrheniusquy các tính chất của acid cho các ion hydro (H+) hoặc proton vào năm1884.Acid Arrheniuslà 1 chất mà khi thêm vào nước sẽ làm tăng nồng độ của cácionH+trongnước.[4][5]Lưu ý rằng các nhà hóa học thường viết H+(aq) và đề cập đến ion hydro khi mô tả cácphản ứng acid–basenhưng hạt nhânhydrotự do và 1proton,không tồn tại một mình trong nước, nó tồn tại dưới dạng ionhydroni,H3O+.Do đó, acid Arrhenius cũng có thể được mô tả như 1 chất làm tăngnồng độcủa các ion hydroni khi thêm vào nước. Ví dụ bao gồm các chất phân tử nhưacid hydrochloricacid acetic.

Mặt khác,baseArrhenius là 1 chất làm tăng nồng độ của cácion hydroxide(OH-) khi hòa tan trong nước. Điều này làm giảm nồng độhydronivì các ion phản ứng tạo thành các phân tửH2O:

Do trạng thái cân bằng này, bất kỳ sự gia tăng nồng độ hydroni đều đi kèm với việc giảm nồng độ hydroxide. Do đó, acid Arrhenius cũng có thể được coi là 1 chất làm giảm nồng độhydroxide,trong khi base Arrhenius làm tăng nó.

Trongdung dịch acid,nồng độ của các ion hydroni lớn hơn 10−7mol/lít. DopHđược định nghĩa làlogaritâm của nồng độ các ion hydroni, do đó các dung dịch acid có độ pH nhỏ hơn 7.

Acid Bronsted–Lowry

[sửa|sửa mã nguồn]

Mặc dù lý thuyết Arrhenius rất hữu ích để mô tả nhiều phản ứng, nhưng nó cũng khá hạn chế trong phạm vi của nó. Năm1923,các nhà hóa học,Julian Nicolaus BrønstedThomas Martin Lowryđã công nhận độc lập rằng cácphản ứng acid–baseliên quan đến việc chuyển 1proton.Acid Brønsted–Lowry(hay đơn giản là acid Brønsted) tặng 1 proton chobase Brønsted–Lowry.[5]Lý thuyết acid–base Brønsted–Lowry có một số lợi thế so với lý thuyết Arrhenius. Hãy xem xét các phản ứng sau đây củaacid acetic(CH3COOH), acid hữu cơ mang đến chogiấmhương vị đặc trưng của nó:

CH
3
COOH + H
2
O ⇌ CH
3
COO
+ H
3
O+
CH
3
COOH + NH
3
⇌ CH
3
COO
+ NH+
4

Cả hai lý thuyết đều dễ dàng mô tả phản ứng đầu tiên: CH3COOH hoạt động như acid Arrhenius vì nó hoạt động như 1 nguồn H3O+khi hòa tan trong nước và nó hoạt động như 1 acid Brønsted bằng cách choprotonvào nước. Trong ví dụ thứ 2 CH3COOH trải qua quá trình biến đổi tương tự, trong trường hợp này tặng 1 proton choamonia(NH3), nhưng không liên quan đến định nghĩa Arrhenius của 1 acid vì phản ứng không tạo ra hydroni. Tuy nhiên, CH3COOH vừa là Arrhenius vừa là acid Brønsted–Lowry.

Lý thuyết Brønsted–Lowry có thể được sử dụng để mô tả các phản ứng của các hợp chất phân tử trong dung dịch không màu hoặc pha khí.Hydro chloride(HCl) và amonia kết hợp trong một số điều kiện khác nhau để tạo thànhamoni chloride(NH4Cl). Trong dung dịch nước HCl hoạt động nhưacid hydrochloricvà tồn tại dưới dạng ionhydronichloride.Các phản ứng sau đây minh họa những hạn chế trong định nghĩa của Arrhenius:

Như với các phản ứng acid acetic, cả haiđịnh nghĩađều hoạt động trong ví dụ đầu tiên, trong đó nước làdung môivà ion hydroni được tạo thành bởi chất tan HCl. 2 phản ứng tiếp theo không liên quan đến sự hình thành các ion nhưng vẫn là phản ứng chuyển proton. Trong phản ứng thứ 2hydro chlorideamonia(hòa tan trongbenzen) phản ứng tạo thành amoni chloriderắntrongdung môibenzen và trong khí HCl và NH3dạng khí thứ 3 kết hợp với nhau tạo thànhchất rắn.

Một khái niệm thứ 3, chỉ liên quan đến lề được đề xuất vào năm 1923 bởiGilbert N. Lewis,bao gồm các phản ứng với các đặc tính acid–base không liên quan đến việc chuyểnproton.Acid Lewislà 1 acid chấp nhận 1 cặpelectrontừ các chất khác; nói cách khác, nó là 1 acid chấp nhận cặp electron.[5]Phản ứng acid–base Brønsted là phản ứng chuyển proton trong khi phản ứng acid–base Lewis là chuyển cặp electron. Nhiều acid Lewis không phải là acid Brønsted–Lowry. Tương phản như thế nào các phản ứng sau được mô tả về mặt hóa học acid–base:

Trong phản ứng đầu tiên, 1 ionfluoride,F-,từ bỏ 1 cặp electron thànhboron trifluorideđể tạo thành sản phẩmtetrafluoroborate.Fluoride "mất" một cặp electronhóa trịvì các electron được chia sẻ trong liên kết B lợi F nằm ở vùng không gian giữa 2hạt nhân nguyên tửvà do đó ở xa hạt nhân fluoride hơn so với ion fluoride đơn độc.Bor trifluoridelà acid Lewis vì nó chấp nhận cặp electron từfluoride.Phản ứng này không thể được mô tả theo lý thuyết Brønsted vì không có sự chuyển proton. Phản ứng thứ 2 có thể được mô tả bằng cách sử dụng 1 trong 2 lý thuyết. 1 proton được chuyển từ acid Brønsted không xác định sang amonia, 1 base Brønsted; cách khác, amonia hoạt động như base Lewis và chuyển 1 cặp electron đơn độc để tạo liên kết vớiion hydro.Chất thu được cặp electron là acid Lewis; ví dụ, nguyên tửoxytrong H3O+thu được 1 cặp electron khi 1t trong cácliên kết H–Obị phá vỡ và các electron được chia sẻ trong liên kết trở thành cục bộ trên oxy. Tùy thuộc vào ngữ cảnh, acid Lewis cũng có thể được mô tả là chấtoxy hóahoặcchất điện ly.Các acid Brønsted hữu cơ, nhưacid acetic,acid citrichoặcacid oxalic,chứ không phải là acid Lewis.[4]Chúng phân ly trong nước để tạo ra acid Lewis, H+,nhưng đồng thời cũng tạo ra 1 lượng tương đương với base Lewis (tương ứng acetate, citrate hoặc oxalate cho các acid được đề cập).

Tính chất chung

[sửa|sửa mã nguồn]

Tính chất vật lý

[sửa|sửa mã nguồn]

Tính chất hóa học

[sửa|sửa mã nguồn]

Làm đổi màuchất chỉ thị(làmquỳ tímhóađỏhoặchồng).

Tác dụng vớikim loại(lithi,kali,bari,caesi,calci,natri,magnesi,nhôm,mangan,kẽm,chromi,sắt,cobalt,nickel,thiếc,chì) tạo thànhmuốivà giải phóng khíhydro.

Ví dụ:

Trong trường hợp kim loại tác dụng với:

Acid sulfuric(H2SO4) đặc sẽ tạo ra muối, khílưu huỳnh dioxide(SO2) vànước(H2O).

Ví dụ:

Acid nitric(HNO3) sẽ tan, tạo ra muối, khínitơ monoxidevà nước.

Ví dụ:

HNO3đặc sẽ tạo ra muối, khínitơ dioxidevà H2O.

Ví dụ:

Tác dụng vớibase:xem phầnphản ứng trung hòa.

Tác dụng vớioxide base/lưỡng tính(tạo thành muối và nước).

Ví dụ:

Tác dụng với muối (tạo acid mới và muối mới).

Ví dụ:

Tính điện ly

[sửa|sửa mã nguồn]

Trong nước phản ứng sau diễn ra giữa acid và nước, là chất đóng vai trò của 1base:

Hằng số acid(hayhằng số phân ly acid) là hằng số cân bằng cho phản ứng của acid với nước:

Các acid mạnh có giá trị Kalớn (có nghĩa là cân bằng của phản ứng nghiêng về bên phải, có rất nhiều ionH3O+tồn tại; acid gần như điện ly hoàn toàn). Ví dụ, giá trị của Kađối vớiacid hydrochloric(HCl) là 107.

Các acid yếu có giá trị Kanhỏ (có nghĩa là ở mức cân bằng thì có 1 lượng đáng kể của AH và A-tồn tại cùng nhau trong dung dịch; các ion H3O+tồn tại ở mức vừa phải; acid chỉ điện ly một phần). Ví dụ, giá trị của Kachoacid aceticlà 1,8 x 10−5.

Các acid mạnh bao gồm các acid của cáchalogennhưacid hydrochloric,acid hydrobromicacid hydroiodic.(Tuy nhiên,acid hydrofluoric(HF) lại tương đối yếu). Các acid chứaoxy,có xu hướng với các nguyên tử trung tâm ở các trạng tháioxy hóacao, được oxy bao quanh, cũng là các acid mạnh chẳng hạnacid nitric,acid sulfuric,acid perchloric.Phần lớn cácacid hữu cơlà acid yếu.[6]

Chú ý:

  • Thuật ngữ "ion hydro"và"proton"được sử dụng tương đương; cả hai đều chỉ tới H+.
  • Trong cácphản ứng hóa họcH+thông thường được viết tuy rằng trong nước nó thực sự là H3O+.
  • Cường độ acid được đo bằng giá trị Kacủa nó. Độ pH đo xem có bao nhiêu ionhydrotồn tại, điều này phụ thuộc vào dạng acid (base) và phụ thuộc vào lượng của nó trong dung dịch.
  • Cường độ acid được định nghĩa bằng pKa= - log(Ka).

Phản ứng trung hòa

[sửa|sửa mã nguồn]

Phản ứng trung hòalà phản ứng hóa học giữa acid và base. Sản phẩm tạo thành là muối và nước. Vì thế nó còn được gọi làphản ứng tạo nước.Ví dụ:

Dạng phản ứng này tạo thành nền tảng của các phương pháp thử chuẩn độ để phân tích acid, trong đó các chất chỉ thị độ pH chỉ ra điểm trung hòa.

Bậc điện ly acid

[sửa|sửa mã nguồn]

Một số phân tử acid có thể cung cấp nhiều hơn 1 ion H+(proton). Các acid mà chỉ có thể cho 1 ion H+trên 1 phân tử được gọi làacid monoproton,các phân tử acid nào mà có thể cung cấp 2 ion H+acid diproton,các phân tử acid nào có thể cho 3 ion H+acid triproton,... 1 acid monoproton chỉ có 1 nấc điện ly (đôi khi gọi làion hóa) như sau và đơn giản chỉ có 1 hằng số điện ly:

1 acid diproton (được ký hiệu tượng trưng là H2A) có thể có 1 hoặc 2 nấc điện ly phụ thuộc vào các điều kiện môi trường (tức pH). Mỗi nấc điện ly có hằng số điện ly riêng, là Ka1và Ka2.

Ka1
Ka2

Thông thường hằng số điện ly thứ nhất lớn hơn so với hằng số điện ly thứ 2; hay Ka1> Ka2.Ví dụ,acid sulfuric(H2SO4) có thể cho 1 ion H+để tạo ra mộtanion bisulfat(HSO4-), với hệ số Ka1là rất lớn; sau đó nó có thể cho tiếp ion H+thứ 2 để tạo raanion sulfat(SO4−2) trong đó Ka2là có giá trịtrung bình.Giá trị lớn của Ka1cho nấc điện ly thứ nhất làm choacid sulfuriclà 1 acid mạnh. Tương tự, acid yếu và không ổn định nhưacid carbonic(H2CO3) có thể mất 1 ion H+để tạo raanion bicarbonat(HCO3-) và mất tiếp ion H+thứ hai để tạo raanion carbonat(CO32-). Cả hai giá trị Kađều nhỏ, nhưng Ka1> Ka2.

Tương tự, 1 acid triproton (H3A) có thể có 1, 2, 3 nấc điện ly và có ba hằng số điện ly, trong đó Ka1> Ka2> Ka3.

Ka1
Ka2
Ka3

Một ví dụ củaacid triprotonvô cơ là acid orthophosphoric (H3PO4), thông thường gọi làacid phosphoric.3nguyên tửhydrocủa nó có thể kế tiếp nhau mất đi như là ion H+(hay H3O+trong nước) để sinh ra H2PO4-,sau đó là HPO42−,và cuối cùng là PO43−,ionorthophosphatmang điện tích -3, thông thường gọi làphosphat.Ví dụ của acid triproton hữu cơ làacid citric,nó cũng có thể kế tiếp nhau mất 3 ion H+để cuối cùng tạo raion citratmang điện tích -3. Mặc dù vị trí của cả ba nguyên tử H trong phân tử gốc có thể là tương đương, nhưng các giá trị Kakế tiếp nhau sẽ giảm dần do về mặt năng lượng, nó càng khó mất ion H+hơn nếu ion mangđiện tíchâm cao dần lên và thường giảm khoảng 1.000 lần qua mỗi bậc.

Chỉ số acid

[sửa|sửa mã nguồn]

Chỉ số này được sử dụng để định lượng số lượng acid tồn tại, chẳng hạn như trongdầu diesel sinh học.Nó là lượng base, biểu diễn theo lượngmiligamkali hydroxide(KOH), cần phải có để trung hòa các thành phần acid trong 1 g mẫu thử.

AN = (Veq- beq) × N × 56,1/Wđầu

Veqlà lượngchất thử chuẩn(ml) được tiêu thụ bởi 1 mẫu dầu mỏ và 1 ml (spiking solution?) ở điểm tương đương, và beqlà lượng chất thử chuẩn (ml) được tiêu thụ bởi 1 ml (spiking solution?) ở điểm tương đương.

Nồng độ phân tửgam của chất thử chuẩn (N) được tính như sau:

N = 1000 × WKHP/ (204,23 × Veq).

Trong đó, WKHPlà lượng (g) củaKHPtrong 50 mldung dịch KHPtiêu chuẩn, và Veqlà lượng của chất thử chuẩn (ml) được tiêu thụ bởi 50ml dung dịch KHP tiêu chuẩn ở điểm tương đương.

Chỉ số acid (mg KOH/g dầu) chodầu dieselsinh học được ưa chuộng phải thấp hơn 3.

Ứng dụng của acid

[sửa|sửa mã nguồn]

Có rất nhiều ứng dụng cho acid. Acid thường được sử dụng để loại bỏ sự gỉ sắt và sựăn mònkhác từ kim loại trong quá trình được gọi là tẩy. Chúng có thể được sử dụng như 1 chất điện phân trongpin,chẳng hạn nhưacid sulfurictrongpin xe hơi.Acid mạnh, đặc biệt là acid sulfuric, được sử dụng rộng rãi trong chế biếnkhoáng sản.Ví dụ, khoáng chấtphosphatphản ứng với acid sulfuric để tạo ra acid phosphoric để sản xuấtphân bón phosphat,vàkẽmđược tạo ra bằng cách hòa tankẽm oxidethành acid sulfuric, làm sạch dung dịch vàelectrowinning.Trong ngànhcông nghiệp hóa học,acid phản ứng trongphản ứng trung hòađể tạo ra muối. Ví dụ, acid nitric phản ứng với amonia để tạo raamoni nitrat,1 phân bón. Ngoài ra, cácacid carboxyliccó thể được este hóa vớirượu cồn,để tạo ra este. Acid được sử dụng làmchất phụ giacho đồ uống và thực phẩm, vì chúng làm thay đổi khẩu vị và phục vụ như chất bảo quản.Acid phosphoric,ví dụ, là 1 thành phần của đồ uốngcola.Acid aceticđược sử dụng trong cuộc sống hàng ngày như dấm.Acid carboniclà một phần quan trọng của một số loại nước uốngcolavà soda.Acid citricđược sử dụng làm chất bảo quản trongnước sốtdưa chua.Acid tartariclà 1 thành phần quan trọng của một số thực phẩm thông dụng nhưxoàichưa chín vàme.Trái câyrauquả tự nhiên cũng chứa acid.Acid citriccó trongcam,chanhvà các loạiquả có múikhác.Acid oxaliccó trongcà chua,rau bina,và đặc biệt làcarambolađại hoàng;lá rhubarb và carambolas chưa chín làđộc tínhvì nồng độ cao củaacid oxalic.

Acid ascorbic(vitamin C) là 1vitamincần thiết chocơ thể con ngườivà có trong các loại thực phẩm như amla (quả mâm xôi Ấn Độ), chanh, quả cam,quýt,bưởi vàổi.

Một số acid được sử dụng làmthuốc.Acid acetylsalicylic (aspirin) được sử dụng nhưthuốc giảm đauvà làm giảm cơn sốt.

Acid đóng vai trò quan trọng trong cơ thể con người.Acid hydrochloriccó trongdạ dàygiúptiêu hóabằng cách phá vỡ các phân tử thức ăn lớn và phức tạp.amino acidđược yêu cầu để tổng hợp cácproteincần thiết cho sự phát triển và sửa chữa cáccơ thể.[7]Acid béocũng cần cho sự phát triển và sửa chữa các mô của cơ thể. Cácacid nucleicrất quan trọng cho việc sản xuấtDNARNAvà chuyển các đặc tính sang con lai quagen.Acid carbonicrất quan trọng để duy trì độ cân bằng pH trong cơ thể.

Tên gọi của acid

[sửa|sửa mã nguồn]

Các acid được đặt tên phù hợp vớianioncủa chúng. Phần cuối của ion bị bỏ đi và thay thế với các hậu tố mới theo bảng dưới đây.

Phần cuối anion Hậu tố acid
at acid + ic
it acid + ơ
ide acid + hydro...ic

Ví dụ:

Acid không có oxy

[sửa|sửa mã nguồn]

Đối với acid không có oxy: tên acid: acid + hydro + tên phi kim + ic.[8]

Ví dụ: HCl:acid hydrochloric;H2S:acid hydrosulfuric.

Gốc acid tương ứng là: -Cl:chloride;=S:sulfide.

Acid có oxy

[sửa|sửa mã nguồn]

Acid có nhiều nguyên tử oxy: tên acid: acid + tên của phi kim + ic.[8]

Ví dụ: HNO3:acid nitric;H2SO4:acid sulfuric;H3PO4:acid phosphoric.

NO3:nitrat;= SO4:sulfat;= PO4:phosphat.

Acid có ít nguyên tử oxy

[sửa|sửa mã nguồn]

Đối với acid có ít nguyên tử oxy: tên acid: acid + tên phi kim + ơ.

Ví dụ: H2SO3:acid sulfurơ;SO3:sulfit.

Các acid điển hình

[sửa|sửa mã nguồn]

Acid được phân thành hai loại lớn có cấu tạo phân tử rất khác nhau:acid hữu cơacid vô cơ.[9]

Acid vô cơ mạnh

[sửa|sửa mã nguồn]

Acid vô cơ yếu hay trung bình

[sửa|sửa mã nguồn]

Acid hữu cơ

[sửa|sửa mã nguồn]

Acid trong chế biến thực phẩm

[sửa|sửa mã nguồn]
  1. ^abĐặng Thái Minh, "Dictionnaire Vietnamien — Français. Les mots Vietnamiens d'origine Française",Synergies Pays riverains du Mékong,№ spécial, năm 2011. ISSN: 2107-6758. Trang 49.
  2. ^IUPAC Gold Book - acid
  3. ^Aihara, Herman (1920).Acid và kiềm.ISBN978-604-77-5011-5.OCLC1088505798.
  4. ^abOtoxby, D. W.; Gillis, H. P.; Butler, L. J. (2015).Principles of Modern Chemistry(ấn bản 8). Brooks Cole. tr. 617.ISBN978-1305079113.
  5. ^abcEbbing, D.D., & Gammon, S. D. (2005).General chemistry(8th ed.). Boston, MA: Houghton Mifflin.ISBN0-618-51177-6
  6. ^Chahardoli, Azam; Jalilian, Fereshteh; Memariani, Zahra; Hosein Farzaei, Mohammad; Shokoohinia, Yalda.Analysis of organic acids.doi:10.1016/B978-0-12-816455-6.00026-3.
  7. ^Barrett, G. C.; Elmore, D. T. (tháng 6 năm 2012).8 - Biological roles of amino acids and peptides - University Publishing Online.doi:10.1017/CBO9781139163828.ISBN9780521462921.Bản gốclưu trữ ngày 2 tháng 3 năm 2016.
  8. ^abTheo TCVN 5529:2010 và TCVN 5530:2010
  9. ^Fire Sr., Frank; L. Fire, Frank (2009).The Common Sense Approach to Hazardous Materials(bằng tiếng Anh).ISBN9781593701949.