Top.Mail.Ru
Ответы
Аватар пользователя
13лет
Изменено

Почему HF слабый электролит? почему плавиковая кислота является слабым электролитом?

По дате
По Рейтингу
Аватар пользователя
Новичок
13лет

Рассмотрим две молекулы: HCl и HF. Можно считать, что обе они образуются присоединением протона Н (+) к соответствующему аниону Cl(-) и F(-). Связь обеспечивается взаимным перекрыванием 1s-орбитали протона и внешних орбиталей анионов. Внешние электроны в ионе Cl(-) находятся на 3р-орбиталях, а в ионе F(-) на 2р-орбиталях. "Размер" 3р-орбиталей намного больше, чем 2р-орбиталей, поэтому "плотность" электронного облака на 2р-орбиталях выше, чем на 3р-орбиталях. Заметим, что 1s-орбиталь протона по размерам намного меньше, чем орбитали рассматриваемых анионов, и область перекрывания фактически определяется размером орбитали протона. Простая аналогия - муха, сидящая на слоне. Мы можем считать, что вся муха "перекрывается" слоном, но лишь незначительная часть слона "перекрывается" мухой, поэтому область "перекрывания" определяется размерами мухи. Таким образом, область перекрывания в рассматриваемых молекулах грубо говоря, равна 1s-орбитали протона и в обоих случаях одинакова. Но плотность электронов на 2р-орбитали F(-) выше, чем на 3р-орбитали Cl(-), поэтому в молекуле HF протон "владеет" HCl большим "количеством" электронов (разумеется речь идет лишь о "долях" электрона) , чем в молекуле HCl.
Теперь рассмотрим процесс диссоциации. Обычно мы пишем так: HF -----> H(+) + F(-). На самом деле, "голый" протон существовать неможет, а более правильно процесс описывается следующим уравнением (но, по-прежнему, упрощенным) : HF + Н2О -----> H3О (+) + F(-), т. е. диссоциация представляет собой "перескок" протона с 2р-орбитали аниона F(-) на 2р-орбиталь молекулы воды. Размер 2р-орбитали атома кислорода больше, чем у 2р-орбитали аниона F(-), но меньше, чем у 3р-орбитали аниона Cl(-). Поэтому перескок протона от молекулы HCl к молекуле воды - выгоден, так как протон в ионе оксония Н3О "владеет" большим количеством электронов, чем в молекуле HCl. Именно поэтому, процесс растворения в воде HCl 9и других сильных кислот) сопровождается выделением тепла. А перескок протона от молекулы HF (и от молекул других слабых кислот) к молекуле воды - невыгоден, а происходит он только благодаря возрастанию энтропии системы. По этой же причине, HBr является более сильной кислотой, чем HCl, и еще более сильной кислотой является HJ.
И еще одно обстоятельство. Плотность электронов на 2р-орбиталях аниона F(-) и молекул HF настолько высока, что эти частицы тоже неспособны к существованию в "голом" виде и стремятся поделиться электронами с любыми частицами (молекулами, катионами) , поэтому анион F(-) является одним из самых сильных нуклеофилов, а в безводной плавиковой кислоте очень сильные водородные связи, более сильные, чем в воде, именно поэтому плавиковая кислота имеет аномально высокую температуру кипения +19,5 градусов Цельсия. В отсутствие водородных связей температура кипения HF была бы ниже, чем у HCl (-85 градусов Цельсия) .
По этой же причине (стремление поделиться электронами) плавиковая кислота и ее соли разрушают стекло (так как фтор вытесняет кислород из солей кремниевой кислоты - силикатов, образуя в конечном счете газообразное вещество SiF4).

Аватар пользователя
Гуру
13лет

потому что степень диссоциации маленькая

Аватар пользователя
Мастер
13лет

Я уже ответил:
http://otvet.mail.ru/question/64763068/