Kiến thức về Axit/Tính chất

Tính chất vật lý

• Vị giác: có vị chua khi hòa tan trong nước.
• Xúc giác: có cảm giác bỏng rát (với các axit mạnh).
• Độ dẫn điện: Là các chất điện li nên có khả năng dẫn điện.

Tính chất hóa học

• Làm đổi màu chất chỉ thị (làm quỳ tím hóa đỏ hoặc hồng).
• Tác dụng với kim loại (Li, K, Ba, Cs, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb)(tạo thành muối và giải phóng khí hiđro (H).

Ví dụ:

${\ce {Mg +2HCl ->MgCl2 +H2}}$

Trong trường hợp kim loại tác dụng với H2SO4 đặc sẽ tạo ra muối +SO2 +H2.

• Tác dụng với bazơ (tạo thành muối và nước).

Ví dụ:

${\ce {Ba(OH)2 +H2SO4 ->BaSO4v +2H2O}}$

${\ce {Cu(OH)2 +H2SO4 ->CuSO4 +2H2O}}$

• Tác dụng với oxit bazơ (tạo thành muối và nước).

Ví dụ:

${\ce {CuO +2HCl ->CuCl2 +H2O}}$

• Tác dụng với muối (tạo axit mới và muối mới)

Ví dụ:

${\ce {CaCl2 +H2SO4 ->CaSO4v +2HCl}}$

Tính điện li

Trong nước phản ứng sau diễn ra giữa axit (HA) và nước, là chất đóng vai trò của 1 bazơ:

${\ce {HA +H2O <=>A- +H3O+}}$

Hằng số axit (hay hằng số phân li của axit) là hằng số cân bằng cho phản ứng của AH với nước:

$K_{a}={[A^{-}]\cdot [{\mbox{H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}] \over [HA]}$

Các axit mạnh có giá trị K_a lớn (có nghĩa là cân bằng của phản ứng nghiêng về bên phải, có rất nhiều ion H₃O⁺ tồn tại; axit gần như điện ly hoàn toàn). Ví dụ, giá trị của K_a đối với axit clohiđric (HCl) là 10⁷.

Các axit yếu có giá trị K_a nhỏ (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; axit chỉ điện ly 1 phần). Ví dụ, giá trị của K_a cho axit axetic là 1,8 x 10⁻⁵.

Các axit mạnh bao gồm các axit của các halogen như HCl, HBr, và HI. (Tuy nhiên, axit flohiđric (HF) lại tương đối yếu). Các axit chứa oxy, có xu hướng với các nguyên tử trung tâm ở các trạng thái oxy hóa cao, được bao quanh bởi oxy, cũng là các axit mạnh chẳng hạn HNO₃, H₂SO₄, HClO₄. Phần lớn các axit hữu cơ là axit yếu.

Chú ý:

• Thuật ngữ "ion hydro" và "proton" được sử dụng tương đương; cả 2 đều chỉ tới H⁺.
• Trong các phản ứng hóa học H⁺ thông thường được viết tuy rằng trong nước nó thực sự là H₃O⁺.
• Cường độ axit được đo bằng giá trị K_a của nó. Độ pH đo xem có bao nhiêu ion hydro tồn tại, điều này phụ thuộc vào dạng axit (bazơ) và phụ thuộc vào lượng của nó trong dung dịch.
• Cường độ axit được định nghĩa bằng pK_a= - log(K_a).

Phản ứng trung hòa

Phản ứng trung hòa là phản ứng hóa học giữa axit và bazơ. Sản phẩm tạo thành là muối và nước. Vì thế nó còn được gọi là phản ứng tạo nước. Ví dụ:

${\ce {NaOH +HCl ->NaCl +H2O}}$

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

Bậc điện li axit

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

${\ce {HA +H2O <=>A- +H3O+}}$

1 axit diproton (được ký hiệu tượng trưng là AH₂) có thể có 1 hoặc 2 nấc điện ly phụ thuộc vào các điều kiện môi trường (tức pH). Mỗi nấc điện li có hằng số điện li riêng, là K_a1 và K_a2.

${\ce {H2A +H2O <=>HA- +H3O+}}$       K_a1

${\ce {HA- +H2O <=>A^2- +H3O+}}$         K_a2

Thông thường hằng số điện li thứ nhất lớn hơn so với hằng số điện li thứ 2; hay K_a1 > K_a2. Ví dụ, axit sulfuric (H₂SO₄) có thể cho 1 ion H⁺ để tạo ra một anion bisulfat (HSO₄^-), với hệ số K_a1 là rất lớn; sau đó nó có thể cho tiếp ion H⁺ thứ 2 để tạo ra anion sulfat (SO₄⁻²) trong đó K_a2 là có giá trị trung bình. Giá trị lớn của K_a1 cho nấc điện li thứ nhất làm cho sulfuric là 1 axit mạnh. Tương tự, axit yếu và không ổn định như axit cacbonic (H₂CO₃) có thể mất 1 ion H⁺ để tạo ra anion bicacbonat (HCO₃^-) và mất tiếp ion H⁺ thứ hai để tạo ra anion cacbonat (CO3^2-). Cả 2 giá trị Ka đều nhỏ, nhưng K_a1 > K_a2.

Tương tự, 1 axit triproton (H_3A) có thể có 1, 2, 3 nấc điện li và có ba hằng số điện li, trong đó K_a1 > K_a2 > K_a3.

${\ce {H3A +H2O <=>H2A- +H3O+}}$          K_a1

${\ce {H2A- +H2O <=>HA^2- +H3O+}}$      K_a2

${\ce {HA^2- +H2O <=>A^3- +H3O+}}$        K_a3

1 ví dụ của axit triproton vô cơ là axit octhophốtphoric (H₃PO₄), thông thường gọi là axit photphoric. 3 nguyên tử H của 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⁻, ion octhophotphat mang điện tích -3, thông thường gọi là photphat. Ví dụ của axit triproton hữu cơ là axit xitric, nó cũng có thể kế tiếp nhau mất 3 ion H⁺ để cuối cùng tạo ra ion citrat mang điện tích -3. Mặc dù vị trí của cả 3 nguyên tử H trong phân tử gốc có thể là tương đương, nhưng các giá trị K_a kế tiếp nhau sẽ giảm dần do về mặt năng lượng, nó càng khó mất ion H⁺ hơn nếu ion mang điện tích âm cao dần lên và thường giảm khoảng 1000 lần qua mỗi bậc.