AP Chemistry
strong acid
Còn gọi: acid mạnh · strong acids · HCl · H2SO4 · HNO3 · HClO4 · axit mạnh

Acid mạnh là acid phân li hoàn toàn thành ion khi hòa tan trong nước, tạo ra nồng độ proton cao nhất có thể từ lượng acid ban đầu.
Trực giác: Acid mạnh giống như một đám đông người cùng lúc buông tay khỏi thành hồ bơi — tất cả proton rơi vào nước ngay lập tức, không ai còn bám lại.
Công thức chính
Acid mạnh (strong acid) là những acid mà khi tan trong nước, toàn bộ phân tử đều nhường proton (proton) cho phân tử nước, không còn phân tử acid nguyên vẹn nào sót lại trong dung dịch. Quá trình này gọi là sự ion hóa hoàn toàn (complete ionization), và vì phản ứng chỉ xảy ra theo một chiều, phương trình điện li được viết bằng mũi tên một chiều thay vì mũi tên cân bằng. Bảy acid mạnh thường gặp trong chương trình là HCl, HBr, HI, HNO₃, H₂SO₄, HClO₃ và HClO₄.
Do sự phân li hoàn toàn, nồng độ ion H⁺ trong dung dịch bằng đúng nồng độ ban đầu của acid (đối với acid một nấc) hoặc gấp bội lần nồng độ đó (đối với acid nhiều nấc như H₂SO₄). Nhờ đó, việc tính pH trở nên rất đơn giản: chỉ cần lấy mà không cần dùng đến hằng số cân bằng . Ngược lại, với acid yếu, ta phải giải phương trình bậc hai hoặc dùng bảng ICE mới tìm được .
Vì acid mạnh không thiết lập cân bằng với dạng chưa phân li của nó, dung dịch của chúng dẫn điện mạnh hơn hẳn so với dung dịch acid yếu cùng nồng độ. Tuy nhiên, "mạnh" ở đây nói về mức độ phân li chứ không nói về nồng độ — một dung dịch HCl loãng vẫn là dung dịch acid mạnh, chỉ là có ít proton hơn dung dịch đậm đặc. Hệ quả thực hành là khi chuẩn độ, acid mạnh tạo đường cong pH có điểm tương đương rõ rệt ở pH = 7, khác với acid yếu vốn bị dịch chuyển về phía base.
Dùng để viết phương trình điện phân của một acid mạnh bất kỳ trong nước, nhấn mạnh phản ứng xảy ra hoàn toàn theo một chiều.
Trong đó
Dùng khi tính nồng độ ion trong dung dịch acid mạnh đơn nấc (như , ); vì acid phân ly hoàn toàn nên bằng đúng nồng độ ban đầu của acid.
Trong đó
Acid mạnh không có nghĩa là acid đậm đặc.
Chữ "mạnh" chỉ mức độ phân li (dissociation): acid mạnh nhường proton hoàn toàn cho nước nên trong dung dịch gần như không còn phân tử acid nguyên vẹn. Chữ "đậm đặc" lại nói về nồng độ mol. Do đó HCl vẫn là acid mạnh dù loãng, còn CHCOOH vẫn là acid yếu dù rất đậm đặc. Đề rất hay ghép hai khái niệm này để thử xem học sinh có phân biệt được không.
Đừng viết hằng số phân li cho acid mạnh rồi tính cân bằng.
Vì phản ứng với nước coi như đi đến hoàn toàn, không tồn tại cân bằng đáng kể để lập bảng ICE. Với HCl thì và ngay lập tức. Nếu bạn viết mũi tên hai chiều và giải phương trình bậc hai, giám khảo trừ điểm ở chỗ mô tả sai bản chất, dù con số cuối có gần đúng.
Acid mạnh và base liên hợp của nó không tạo được dung dịch đệm (buffer).
Dung dịch đệm cần một cặp acid yếu và base liên hợp cùng tồn tại với lượng đáng kể. Ion Cl sinh ra từ HCl là base cực yếu, không hề nhận lại proton, nên hỗn hợp HCl với NaCl chẳng đệm được gì. Vì vậy khi đề yêu cầu pha đệm, hãy chọn acid yếu như HCHO rồi thêm muối của nó.
Điểm tương đương của chuẩn độ acid mạnh — base mạnh có pH đúng bằng 7.
Nhiều học sinh áp máy móc con số này cho mọi phép chuẩn độ (titration). Nếu base yếu như piperidine bị chuẩn bằng acid mạnh, sản phẩm là acid liên hợp nên pH tại điểm tương đương nhỏ hơn 7. Ngược lại, chuẩn acid yếu bằng base mạnh cho pH lớn hơn 7. Chỉ khi cả hai chất đều mạnh thì ion sinh ra mới trung tính và pH mới bằng 7.
Học thuộc danh sách sáu acid mạnh, mọi acid khác coi như yếu.
Đó là HCl, HBr, HI, HNO, HSO và HClO. Đề trắc nghiệm thường chỉ cần bạn nhận ra tên chất là đã chọn được đáp án, không cần tính toán. Lưu ý HF không nằm trong danh sách này dù flo có độ âm điện lớn nhất.
Khi viết phương trình ion thu gọn, acid mạnh phải tách thành ion, acid yếu giữ nguyên phân tử.
Đây là chỗ mất điểm quen thuộc ở phần tự luận. HCl phải viết là H và Cl, còn CHCOOH phải để nguyên vì nó tồn tại chủ yếu ở dạng chưa phân li. Sai quy ước này thì cả phương trình bị tính là sai, dù ý tưởng phản ứng đúng.
Giải thích bước nhảy pH ở điểm cuối bằng lượng chất còn dư rất nhỏ.
Gần điểm tương đương, lượng acid chưa phản ứng chỉ còn cỡ vài phần nghìn mol, nên một giọt dung dịch thêm vào cũng đủ đảo dấu lượng dư và làm đổi vài bậc. Vì thang pH là thang logarit, thay đổi đó hiện ra thành bước nhảy dốc đứng. Hãy viết rõ ý "logarit" trong câu trả lời.
đầu thế kỷ 20S.P.L. SørensenJohannes BrønstedThomas Lowry
Nhu cầu phân biệt acid mạnh với acid yếu không đến từ phòng thí nghiệm hóa học thuần túy mà từ những ngành cần kiểm soát độ chua thật chặt. Thang pH ra đời năm 1909 trong nghiên cứu về enzyme của Sørensen, và trong hai thập niên đầu, phần lớn công trình dùng pH lại thuộc về sinh lý học, vi khuẩn học, nghiên cứu lên men, y học, khoa học đất và xử lý nước. Khi đã đo được nồng độ ion hydrogen, người ta lập tức thấy có những acid cho ra đúng lượng ion tính theo nồng độ ban đầu, và những acid khác thì không. Ranh giới mạnh — yếu vì vậy là kết quả của việc đo, chứ không phải của cảm nhận.
Vì sao mang đúng cái tên này? Chữ "mạnh" ở đây dễ gây hiểu lầm nhất, vì trong đời thường nó gợi ý "đậm đặc", còn trong hóa học nó chỉ nói về xu hướng mất proton. Theo cách hiểu của Brønsted và Lowry, acid là chất cho proton, nên acid càng mạnh nghĩa là nó càng dễ buông ; một mol acid mạnh HA tan trong nước cho đúng một mol và một mol base liên hợp (conjugate base) , hầu như không còn HA nguyên vẹn. Vì vậy độ mạnh được đo bằng hằng số phân li acid (acid dissociation constant) : acid mạnh có lớn và nhỏ. Cũng chính lối đặt tên theo mức độ này sinh ra bậc thang cao hơn là siêu acid (superacid), tức những acid mạnh hơn cả sulfuric acid nguyên chất. Một chi tiết thú vị nằm ở tên của ion sinh ra: hạt từng được gọi là "hydroxonium" trước khi có tên hiện đại, và năm 1931 Bjerrum đề nghị gọi chung các ion hydrogen bị dung môi hóa là ion lyoni (lyonium), lấy từ tiếng Hy Lạp lyo nghĩa là phá vỡ, hòa tan — bởi trong methanol thì acid mạnh không tạo mà tạo .
Quiz câu thật từ ngân hàng đề
Vài câu thật gắn đúng khái niệm này, chấm ngay kèm giải thích từng đáp án — hệ thống ghi nhớ bạn nắm tới đâu.
Biên soạn bởi DucklingStudy, bản quyền thuộc DucklingStudy. Xuất bản .