AP Chemistry

acid mạnh

strong acid

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

Hình minh hoạ khái niệm 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

HA→H++A−\text{HA} \rightarrow \text{H}^+ + \text{A}^-
Định nghĩa đầy đủ1 phút đọc

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 pH=−log⁡[H+]\text{pH} = -\log[\text{H}^+] mà không cần dùng đến hằng số cân bằng KaK_a. Ngược lại, với acid yếu, ta phải giải phương trình bậc hai hoặc dùng bảng ICE mới tìm được [H+][\text{H}^+].

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.

Ký hiệu[H+]=Ca[\text{H}^+] = C_a (với acid mạnh monoprotic, CaC_a là nồng độ mol ban đầu của acid)
Đơn vịNồng độ thường biểu diễn bằng mol/L (M); pH không có đơn vị.
Công thức chi tiết2 công thức
HA→H++A−\htmlClass{fp-0}{\text{HA}} \htmlClass{fp-1}{\rightarrow} \htmlClass{fp-2}{\text{H}^+ + \text{A}^-}

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

HA\text{HA}acid mạnh tổng quát (strong acid)H+\text{H}^+ion hydro (hydrogen ion)A−\text{A}^-gốc acid liên hợp (conjugate base)
[H+]=Ca[\text{H}^+] = C_a

Dùng khi tính nồng độ ion H+\text{H}^+ trong dung dịch acid mạnh đơn nấc (như HCl\text{HCl}, HNO3\text{HNO}_3); vì acid phân ly hoàn toàn nên [H+][\text{H}^+] bằng đúng nồng độ ban đầu của acid.

Trong đó

[H+][\text{H}^+]nồng độ mol của ion hydro — MCaC_anồng độ mol ban đầu của acid mạnh — M
Hay hiểu sai4 ý · 2 phút đọc

Acid mạnh không có nghĩa là acid đậm đặc.

Đừng viết hằng số phân li KaK_a cho acid mạnh rồi tính cân bằng.

Acid mạnh và base liên hợp của nó không tạo được dung dịch đệm (buffer).

Điểm tương đương của chuẩn độ acid mạnh — base mạnh có pH đúng bằng 7.

Mẹo phòng thi3 mẹo

Học thuộc danh sách sáu acid mạnh, mọi acid khác coi như yếu.

Khi viết phương trình ion thu gọn, acid mạnh phải tách thành ion, acid yếu giữ nguyên phân tử.

Giải thích bước nhảy pH ở điểm cuối bằng lượng chất còn dư rất nhỏ.

Tần suất trong đề AP ChemistryThường xuyên
Khái niệm này sinh ra từ đâu2 phút đọc

đầu thế kỷ 20S.P.L. SørensenJohannes BrønstedThomas Lowry

Khái niệm "acid mạnh" thành hình vào đầu thế kỷ 20, khi hóa học chuyển từ việc mô tả acid bằng vị chua sang đo đạc định lượng: Sørensen đưa ra thang pH năm 1909, còn Brønsted và Lowry mở rộng định nghĩa acid thành chất cho proton, nhờ đó "mạnh" có được nghĩa chính xác là phân li hoàn toàn trong nước.

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 H+\text{H}^+; một mol acid mạnh HA tan trong nước cho đúng một mol H+\text{H}^+ và một mol base liên hợp (conjugate base) A−\text{A}^-, hầu như không còn HA nguyên vẹn. Vì vậy độ mạnh được đo bằng hằng số phân li acid (acid dissociation constant) KaK_a: acid mạnh có KaK_a lớn và pKa\mathrm{p}K_a 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 H3O+\text{H}_3\text{O}^+ 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 H3O+\text{H}_3\text{O}^+ mà tạo CH3OH2+\text{CH}_3\text{OH}_2^+.

Bạn nắm chắc chưa?

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.

Tạo tài khoản

Học tiếp từ đây

Bài học chứa thuật ngữ nàyGiới thiệu axit và bazơAxit & bazơ · khoá AP Chemistry
Bài học chứa thuật ngữ nàyTính pH và pOH của axit, bazơ mạnhAxit & bazơ · khoá AP Chemistry
Bài học chứa thuật ngữ nàyChuẩn độ axit–bazơAxit & bazơ · khoá AP Chemistry
Cần trướcacid Brønsted–Lowry (sắp có)sự ion hóa hoàn toàn (sắp có)
Dẫn tớichuẩn độ
Liên quanacid yếuhằng số ion hóa acid (sắp có)
Mục tiêu và lộ trình unit ai cũng xem được — làm bài tập và lưu tiến độ thì cần đăng nhập.

Hay nhầm với

acid yếuweak acid
Khác nhau ở đâuAcid mạnh phân li hoàn toàn trong nước, nên phản ứng với nước xảy ra 100 %. Acid yếu chỉ phân li một phần, tạo ra cân bằng động giữa phân tử chưa phân li và các ion.
Hay nhầm khiKhi tính pH hoặc dựng bảng ICE, nhầm acid mạnh thành acid yếu sẽ dẫn đến việc đặt cân bằng không cần thiết.

Cùng chủ đề

Nguồn tham khảo

  1. [1]Chemistry The Central Science in SI Units 15th Expanded Global Edition. tr. 18, 25, 181.

Biên soạn bởi DucklingStudy, bản quyền thuộc DucklingStudy. Xuất bản .