Question:
Existe-t-il un acide sans hydrogène?
mcchucklezz
2017-04-03 19:34:51 UTC
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Je suis en chimie AP et nous apprenons le modèle de Brønsted-Lowry et mon professeur a mentionné que "pour la plupart" les acides contiennent de l'hydrogène, pourrait-il y avoir un acide qui ne contient pas d'hydrogène?

Eh bien, on peut acheter des bouteilles de gaz remplies de HF anhydre (trucs méchants, ne pas jouer avec à la maison). Maintenant, vous pouvez demander si c'est un «acide» dans la bouteille. Une fois exposé à l'air ou à l'eau, il l'est certainement.
Par définition, les acides de Bronsted-Lowry (donneurs de protons) doivent avoir un proton, ils doivent donc avoir de l'hydrogène. Les acides de Lewis sont cependant une tout autre affaire, et il y a de fortes chances que vous le rencontriez assez tôt. La question PS @JonCuster a été modifiée, OP signifiait "sans hydrogène" et non "anhydre".
@orthocresol - Alors ça va. Encore une question intéressante - est HF pur un acide ou non sans la présence d'eau.
@JonCuster HF est un acide plus fort que F- est. L'acidité est une échelle continue, pas une catégorie binaire soit / ou ou oui / non.
@JonCuster Le méthane serait-il toujours considéré comme un gaz inflammable s'il est stocké dans un environnement anoxique?
@R.M. - on pourrait certainement dire que les réactions / équations qui déterminent la concentration en ions hydrogène sont différentes entre HF anhydre et HF aqueux.
Pas totalement lié, mais la plupart des étudiants ne réalisent pas qu'un ion hydrogène est simplement un proton. Vous bénéficierez de ces connaissances en chimie de niveau collégial.
@gogators mon professeur nous a en fait appris cela au début du chapitre, et cela rend certaines actions des réactions acido-basiques beaucoup plus intuitives.
OP, j'apprécie que vous l'appeliez un "modèle". À mon avis, c'est une bien meilleure façon de le décrire que la «théorie». Arrhenius, Bronsted-Lowry, Lewis ... Après tout, ce ne sont que des conceptions humaines pour nous aider à catégoriser nos observations sur la réaction des différentes espèces chimiques. Il n'y a jamais eu d'hypothèse selon laquelle «les acides libèrent des protons» qui est devenue une théorie, mais Bronsted et Lowry * ont défini * que «les acides libèrent des protons», dans leur modèle catégorique très utile mais finalement arbitraire.
$ \ ce {AlCl3} $ et $ \ ce {BF3} $ sont des acides sans hydrogène. :)
Cinq réponses:
#1
+34
Divy Sancheti
2017-04-03 20:44:55 UTC
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Cela dépend de la définition des acides et des bases que vous utilisez.

Selon la théorie d'Arrhenius, les acides sont définis comme un composé ou un élément qui libère des ions hydrogène (H +) dans la solution. Par conséquent, il n'y a pas d'acides d'Arrhenius sans atome d'hydrogène.

Selon la théorie acide-base de Brønsted – Lowry, un acide est une substance qui peut donner un proton et une base comme toute substance qui peut accepter un proton. Par conséquent, il n'y a pas d'acides sans atome d'hydrogène selon cette théorie.

Mais selon la théorie de Lewis des acides et des bases, un acide est toute substance qui peut accepter une paire d'électrons non liés. En d'autres termes, un acide de Lewis accepte une seule paire d'électrons. Selon cette théorie, des acides sans atome d'hydrogène peuvent exister. (Une liaison coordonnée est formée entre l'acide et la base de Lewis. Le composé formé par l'acide et la base de Lewis est appelé un adduit de Lewis)

Un bon exemple de ceci serait $ \ ce {BF3} $. Ce n'est ni un acide d'Arrhenius ni un acide de Brønsted – Lowry mais c'est un acide de Lewis. L'atome de bore accepte une paire d'électrons non liés d'un autre atome ou ion pour compléter son octet. Ici $ \ ce {BF3} $ est un acide de Lewis car il accepte une paire d'électrons non liés.

Fluorine ion plus Boron trifluoride

L'ion fluor ici est une base de Lewis car il donne une paire d'électrons.

Si vous voulez être plus rigoureux dans la définition des acides de Lewis: "un acide de Lewis est un type de produit chimique qui réagit avec une base de Lewis pour former un adduit de Lewis".

En savoir plus sur les acides et les bases de Lewis ici.

Juste par curiosité, une telle chose formerait-elle une solution de type acide sous forme liquide à haute pression de difluorure d'oxygène? (en supposant qu'il n'ait accès à rien d'autre pour réagir, je sais que je montre probablement à quel point je sais peu de choses en posant cette question)
#2
+15
xavier_fakerat
2017-04-03 20:21:36 UTC
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Il existe un certain nombre de théories concernant l'acidité et la basicité, mais dans ce cas, nous expliquerons l'acide de Lewis.

La théorie de Lewis des acides et des bases

Cette théorie va bien au-delà de ce que vous considérez normalement comme des acides et des bases.

La théorie

  • Un l'acide est un accepteur de paires d'électrons.

  • Une base est un donneur de paires d'électrons

La théorie acide-base de Lewis explique pourquoi $ \ ce {BF3} $ réagit avec l'ammoniac. $ \ ce {BF3} $ est une molécule planaire trigonale car les électrons ne peuvent être trouvés qu'à trois endroits dans la coquille de valence de l'atome de bore.

En conséquence, l'atome de bore est hybridé sp2, ce qui laisse une orbitale 2pz vide sur l'atome de bore. $ \ ce {BF3} $ peut donc agir comme un accepteur de paires d'électrons ou comme un acide de Lewis. Il peut utiliser l'orbitale 2pz vide pour capter une paire d'électrons non liés à partir d'une base de Lewis pour former une liaison covalente.

$ \ ce {BF3} $, donc, réagit avec des bases de Lewis telles que $ \ ce {NH3} $ pour former des complexes acide-base dans lesquels tous les atomes ont une couche remplie d'électrons de valence, comme le montre la figure ci-dessous:

a

Considérons un autre scénario:

b

L'eau est un exemple de base lewis. Les carbocations sont des exemples d'acides de Lewis. Lorsque l'eau réagit avec un carbocation, comme indiqué ci-dessus, l'une des paires d'électrons de l'oxygène est utilisée pour former une nouvelle liaison sigma avec le carbone central du carbocation.

Références

  1. La théorie de Lewis des acides et des bases

  2. Les définitions de Lewis des acides et des bases

  3. Chimie des acides de Lewis

#3
+6
TAR86
2017-04-03 23:20:57 UTC
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Comme d'autres l'ont noté, il y a le concept des acides de Lewis, et d'autres réponses à cette question expliquent bien ce concept. Pour réitérer: Un acide de Lewis est un produit chimique qui acceptera le don de paires d'électrons d'un autre produit chimique (qui est appelé une base de Lewis dans ce contexte). Il est également vrai que Brønsted-Lowry définissait les acides comme $ \ ce {H +} $ - donneurs et les bases comme $ \ ce {H +} $ - accepteurs. En tant que tel, un acide BL sans hydrogène n'existe strictement pas.

Je note deux exceptions importantes qui défient en quelque sorte la définition stricte. L'acide borique $ \ ce {B (OH) 3} $ ne détache pas l'un de ses protons d'origine mais accepte une paire d'électrons de $ \ ce {OH -} $. Cela augmente la concentration de $ \ ce {H +} $ par protolyse de l'eau. $ \ ce {FeCl3} $ réagit de la même manière. Bien sûr, ces réactions nécessitent de l'eau, donc, au sens strict, un complexe d'eau et les substances notées constituent l'acide BL, pas les substances elles-mêmes.

#4
+5
alphonse
2017-04-03 21:13:55 UTC
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Je souhaite simplement clarifier les autres réponses. La définition d'un «acide de Lewis» est une espèce chimique qui réagit avec la paire d'électrons solitaire d'une «base de Lewis» (et une base de Lewis est une espèce qui a une paire d'électrons solitaire réactive). Ceci est une généralisation et une abstraction de la théorie de Brønsted-Lowry plus courante.

Considérez que la science est pleine de «niveaux» d'abstraction. Nous avons des entiers positifs (les nombres naturels), mais ensuite nous ajoutons zéro, puis des entiers négatifs, puis des rationnels, enfin nous pourrions penser que nous avons terminé lorsque nous arrivons aux nombres réels, mais ensuite viennent les nombres complexes, et les quaternions, octonions, vecteurs, champs, et ainsi de suite.

Bien que historiquement un fait, vous devez être familier avec le concept de Lewis Acid / Lewis Base / Lewis Adduct, vous devez également être conscient que tous la chimie a à voir avec le don (partiel ou total) et l'acceptation de la charge électronique, donc alors que la chimie à paire isolée est un domaine assez vaste pour justifier sa propre terminologie, c'est juste la même vieille "chimie ancienne". l'histoire des interactions électrostatiques des atomes.

#5
+5
electronpusher
2017-04-06 11:29:54 UTC
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De nombreuses réponses ici se sont concentrées sur les définitions des acides de Brønsted-Lowry et de Lewis, ce qui est excellent. Mais il y a un point important que je n'ai vu mentionné qu'en passant (dans la réponse de TAR86), et je pense qu'il se rapproche plus de la réponse à votre question que de réciter les définitions acido-basiques quelque peu arbitraires de nos ancêtres (aussi utiles soient-elles).

Pourrait-il y avoir un acide de Brønsted-Lowry sans hydrogène?

Oui! Au moins dans un sens pragmatique. Comme expliqué ici, les cations métalliques hautement chargés tels que $ \ ce {Al ^ {3 +}} $ et $ \ ce {Fe ^ {3 +}} $ peuvent libérer des protons dans des milieux aqueux. Lorsque de tels cations sont placés dans l'eau, les molécules d'eau se coordonnent / s'associent avec l'ion métallique:

$$ \ ce {Al ^ {3+} + 6H2O -> [Al (H2O) 6] ^ {3 +}} $$

Voici une caricature structurelle du complexe hydraté d'aluminium hexavalent:

enter image description here

Ce complexe libère facilement trois protons:

$$ \ ce {[Al (H2O) 6] ^ {3+} -> Al (H2O) 3 (OH) 3 + 3H +} $$

Donc, non seulement $ \ ce {Al ^ {3 +}} $ est un acide de Lewis, mais en pratique c'est aussi un acide de Brønsted-Lowry (et triprotique, néanmoins!) Ces cations métalliques hautement chargés sont aussi proches comme vous allez arriver à un acide Brønsted-Lowry sans hydrogène. Bien qu'ils ne soient pas des acides au sens littéral (en une seule étape), si nous considérons des solutions aqueuses, alors fonctionnellement parlant, ce sont en effet des acides de Brønsted-Lowry car ils effectuent la libération de protons et abaissent ainsi le pH de la solution.



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