Hogy erősebb sav a kénsav, mint a sósav?

#1: Egyértelműen a kénsav az erősebb sav. Ezt bizonyítja, hogy az "erősebb sav kiszorítja gyengébb savat sójából" elv alapján a 2NaCl+H2SO4=Na2SO4+2HCl reakció lejátszódik, míg a Na2SO4+HCl reakció nem. De ha nekem nem hiszed el, akkor nyugodtan nyisd ki bármelyik kémia tankönyvet, ugyanezt fogja írni.

#Kérdező: A másik kérdésed alatt már válaszoltam, de azért ide is bemásolom, hátha más is hasznát veszi majd a jövőben:

Én is most tanulom a kémiát, ezért ebben nem vagyok 100%-ig biztos, de ha jól tudom, akkor itt jön be a képbe az értékűség.

Ugye a HCl egyértékű sav, ezért csak egy protont tud leadni. A H2SO4 viszont kétértékű és ő (pl a foszforsavval/szénsavval ellentétben) mind a két protonját szívesen leadja.

Írjuk fel a reakciókat:

•HCl+H2O=Cl(-)+H3O(+) Tehát itt egy 1 mol savból 1 mol oxóniumion fog keletkezni.

•H2SO4+2H2O=SO4(2-)+2H3O(+) Míg jól látható, hogy a kénsavnál 1 mol savból 2 mol oxóniumion fog keletkezni. De ez egy bruttó egyenlet, amit fel lehet írni két lépésben is:

I.) H2SO4+H2O=HSO4(-)+H3O(+)

II.) HSO4(-)+H2O=SO4(2-)+H3O(+)

Ez alapján is jól látszik, hogy a teljes disszociáció során összesen 2 mol H3O(+) fog keletkezni (a két egyenletet össze kell adni). A függvénytáblából te csak az első (I.) lépésnek a Ks értékét nézted ki, az a 10^2 mol/dm³, nem a teljes disszociációé.

Ez egy becsapós és sajnos ezt meg kell tanulni, nem tudod a függvénytáblából kiokoskodni mint a többit. Egyébként itt meg tudod nézni a savak/bázisok erősségi sorrendjét és ha esetleg még találsz eltérést a függvénytáblához képest, akkor azt is érdemes feljegyezni magadnak, mert az ilyen trükköseket szeretik kérdezni vizsgán/dolgozatban:

[link]

@2-es Szerintem te nagyon összezavarsz valamit, valamint az egyesnek igaza volt. De a te logikád is érthető, csupán túl kevés tényezőt vettél figyelembe.

Vegyük 3 kísérletet hogy kicsit több oldalról lássuk a problémát.

1. Nátrium-kloridra tömény kénsavat öntünk.

2. Bárium-klorid oldatba kénsavat öntünk.

3. Réz-szulfát oldatba tömény sósavat öntünk.

Tapasztalatok:

1. Sósav gáz fejlődik.

2. Bárium-szulfát és sósav képződik.

3. Réz-klorid és kénsav képződik.

Az első két reakcióból úgy néz ki hogy a kénsav kiszorítja a sósavat. Így logikus azt gondolni hogy az az erősebb sav. De a harmadik reakcióban valamiért pont az ellenkezőjét tapasztaljuk. Most akkor mi történik?

Ekkor megnézzük a savak erősségét hogy jobban megértsük pKa(HCl):−5.9, pKa(H2SO4 H1):−2.8, (H2): 1.99. (pKa-t használok mivel a gyakorlatban szinte csak ezt használjuk és sokkal átláthatóbb is. Alacsonyabb a pKa erősebb a sav.)

Ebből látjuk helyesen hogy a sósav erősebb sav mint a kénsav (ahogy az első válaszadó is jól leírta.) Viszont akkor mi történt az első két reakcióban?

Itt jön a képbe hogy ezek egyensúlyi reakciók. Amit @2-s tejesen figyelmen kívül hagyott, és ezért rossz alapra építette a válaszát.

Kezdetnek nem használunk =-t (speciális esetben lehet de ebben itt nem, akkor lehet indokoltan használni ha szándékosan nem vesszük figyelembe a reakciót csak a végterékeket. Viszont ez vezet az ilyen téves információkhoz. Ezért nem érdemes úgy venni hogy nem szabad =-lt használni)

Ezek disszociációs reakciók aminek két iránya van, és az egyik oldal általában preferáltabb adott körülmények között, viszont a körülmények változása befolyásolja hogy melyik oldal és mennyire preferáltabb.

Térjünk vissza a kísérletekre. A 3. kísérletben azt látjuk hogy a sósav kiszorítja a kénsavat. Ismerve a savak erősségét ez az elvárt.

De akkor az első kettőnél miért történik az ellenkezője? Azért mert más hatások befolyásolják az egyensúlyt.

Nézzük az 2.-t:

BaCl2 + H2SO4 <-> BaSO4 + 2HCl

Alap esetben a jobb oldal a preferáltabb, mivel a sósav az erősebb sav. Viszont mivel a kénsav disszociációja miatt, egy kevés BaSO4 mindig kell keletkeznie az oldatban. Viszont az egyensúlyi állandó miatt csak egy kis része alakul át. Előbb utóbb be kéne állni egy egyensúlyba ahol a bárium többsége klorid kisebb része pedig szulát.

De most képzeljük el hogy felborítjuk az egyensúlyt, azzal hogy a bárium szulfátot elkezdjük kivenni az oldatból. Az egyensúly megpróbálja helyreállítani magát, így a klorid kis része megint elreagál.

Ez lesz a kulcsa a megoldásnak, mivel a bárium-szulfát oldhatatlan vízben, amit keletkezik egyből ki is válik a rendszerből. Így az egyensúly végtelenül próbálja kompenzálni a rendszerből eltünő termékeket. Így a reakció iránya megfordul/egyirányosúl.

BaCl2 + H2SO4 -> BaSO4 + 2HCl

Ettől még a sósav erősebb mint a kénsav, csupán úgy manipuláltuk a reakciót hogy felborítsuk az egyensúlyt.

Hasonló dolog játszódik le az első kísérletben is:

2NaCl + H2SO4 <-> Na2SO4 + HCl

Ez is egy egyensúlyi reakció. Ez el lehet végezni két féle képpen vizes közegben és tömény kénsav+szilárd sóval.

Ez első esetben a reakció nem fog lejátszódni mivel a sósav erősebb sav mint a kénsav.

De a második esetben mégis sósav képződik ennek az oka ugyan az mint az előző példában. A HCl gáz nem oldható tömény kénsavban ezért elhagyja a rendszert. Ezzel felborítva az egyensúlyt és eltolva a reakciót a jobb oldal felé.

2NaCl + H2SO4 -> Na2SO4 + HCl

Szóval összegezve: A sósav erősebb sav mint a kénsav, de a reakció megfelelő manipulálásával, gyengébb savakkal is felszabadítható sójából.

(@2 nem tudom hogy azt hogy keverted ide hogy a sav értéke mit számít itt, szerintem nagyon összekeversz itt valamit.)

Na és most rátérve az eredeti kérdésre.:

A savak erősségét már fent kifejtettem.

Feltéve hogy ez a másik kérdésed: https://www.gyakorikerdesek.hu/kozoktatas-tanfolyamok__egyeb..

Kicsit ezt is kifejtem mert arra konkrét tömör válasz nem nagyon érkezett.

Ugye vannak az ionos és kovalens kötések. Ezek között egy átmenet van, vannak apoláris kicsit poláris és nagyon poláris kötések is. Egy nagyon poláris kötésben az egyik atom jelentősen nagyobb mértékben birtokolja az elektron párt mint a másik. Az ilyen kötések általában sokkal könnyebben szakadnak fel. Így egy speciális estben a egy ilyen erősen poláris kötésben egy H- vesz részt akkor az a kötés megfelelő körülmények között felbontható. Lényegében ezek a savak (legalábbis egy fajtájuk de ebbe most ne mennyünk bele). Egy nagy elektronegativitású atom és egy hidrogén vegyülete. Minél elektron negatívabb az anion annál polarizáltabb a kötés, és annál könnyebben fog felszakadni a H- kötés és disszociálni a molekula. Ez alapján meg lehet jósolni hogy a halogének savai lentről felfelé erősödnek. Kivétel ez alól a HF ami egy gyenge sav.

Itt jönnek a képbe az egyéb tényezők, amikor egy sav disszociál az ionok felvesznek egy hidrát burkot. Az ekkor keletkező hidrát energetikailag kedvezőbb mint a hidratálatlan verzió. Viszont hogy mennyire stabilabb az változó. Ez a két tényező ami megszabja hogy egy sav menyire disszociál/lesz erős vizes közegben.

Ezt írja le vizes közegre a Ka és pKa.

Valamint megemlíteném hogy azok az értékek amik a függvénytáblában vannak csak ideális vizes oldatokra érvényesek. Más oldatokra és tömény savakra nem alkalmazhatóak pontosan.

Írtam, hogy én is most tanulom és a magyarázat részében nem vagyok biztos. Elfogadom, hogy így van, de továbbra se értem, hogy akkor a középiskolás tankönyvek mégis miért azt tanítják, hogy a kénsav az erősebb sav?

A Mozaik 11-12 felkészítő könyvében, az 59. oldal 59.2-es ábrája is ezt mutatja:

[link]

Ugyanezen a drive linken van egy olyan könyv, hogy "Ennyit kellene tudnod" és annak a 92. oldalán is van egy táblázat, ami a kénsavat hozza erősebb savnak.

Illetve az nkp oldalán (ami ugye az iskolákban is használt könyvekhez íródott hivatalos oldal) is egy olyan ábra szerepel, ami a kénsavat írja erősebb savnak:

[link]

És két (egymástól független) kémiatanár is ezt tanította nekünk.

Most akkor vizsgán mit írjak? Amit tanultunk és amit az összes tankönyv ír, vagy ami a valóság?

Őszintén szólva nem tudom hogy a könyvben miért így van. Valószínűleg hibás vagy a kénsavnál nem vizes oldatra nézett pka-t néztek. Vagy azt vették figyelembe hogy /mol mennyi H3O+ kerül az oldatba. De ha csupán savi erősséget nézünk akkor a sósav erősebb. Viszont azonos mólnyi kénsav több oxónium iont generál.

Valamint javítanám kicsit maga:

"Lényegében ezek a savak (legalábbis egy fajtájuk de ebbe most ne mennyünk bele). Egy nagy elektronegativitású atom és egy hidrogén vegyülete. Minél elektron negatívabb az anion annál polarizáltabb a kötés, és annál könnyebben fog felszakadni a H- kötés és disszociálni a molekula. Ez alapján meg lehet jósolni hogy a halogének savai lentről felfelé erősödnek. Kivétel ez alól a HF ami egy gyenge sav"

Habár ez jól értelmezhető gyengébb szerves savaknál, ez alapján nem lehet megjósolni a halogének savainak erősségét. Sőt pont fordított tendenciót mutat. Ez azért történik mivel a halogének növekvő elektron felhője miatt a kötés hossza egyre növekszik, emiatt (+ az elektronfelhő árnyékoló hatása miatt), könnyebben adnak le protont.

+ (ma nem sikerül egy posztba összeszednem magam)

A tiszta vízmentes H2SO4 pka értéke −12. Így nézve erősebb sav mint a sósav, viszont a többi savnál a híg vizes oldatban számított pka/pkb-t használták ( főleg a szénsavnál-aminek nem nagyon létezik tiszta változata).

"Vagy azt vették figyelembe hogy /mol mennyi H3O+ kerül az oldatba. [...] Viszont azonos mólnyi kénsav több oxónium iont generál."

Én is ezzel próbáltam megmagyarázni és nálam ezért jött a képbe az értékűség.

Azt nem hinném, hogy egyszerre három különböző tankönyv is hibás lenne. Akkor már sokkal valószínűbb, hogy a követelményrendszerben szerepel ez rosszul, a tankönyvek pedig tudatosan azt követték.

De akkor jól gondolom, hogy érettségin, ha lesz ilyen kérdés, akkor azt kell írni, hogy a kénsav az erősebb, mivel a tankönyvek ezt írják? (Azt egyik könyvben se láttam leírva, hogy a sósav az erősebb, ezért ha lenne ilyen feladat és a megoldókulcs a kénsavat írná, nekem pedig nem fogadnák el a sósavat válaszként, akkor nem tudnék mire hivatkozni a fellebbezéskor. Jól gondolom?)