Silne kontra słabe kwasy i zasady

To, czy kwasy są silne, czy słabe, zależy od tego, jak łatwo dysocjują, tworząc jony. W wodzie kwasy rozpuszczają się tworząc jony wodorowe, podczas gdy zasady tworzą jony wodorotlenowe. Jony mocnych kwasów i zasad łatwo dysocjują do całkowitego rozpuszczenia w wodzie, tworząc jony wodorowe H o ładunku plus jeden lub OH^- jony wodorotlenowe o ładunku minus jeden. Słabe kwasy i zasady dysocjują tylko częściowo, pozostawiając mniej jonów w roztworze. Jony wodorowe w przypadku kwasów i jony wodorotlenkowe w przypadku zasad nadają kwasom i zasadom ich właściwości oraz określają ich siłę.

HF (fluorowodór lub kwas fluorowodorowy) nie jest mocnym kwasem. Jest słabym kwasem, ponieważ po rozpuszczeniu w wodzie nie udostępnia wielu jonów wodorowych. Kiedy HF rozpuszcza się, niektóre atomy wodoru tworzą jony wodorowe z ładunkiem dodatnim, a niektóre atomy fluoru tworzą jony fluoru z ładunkiem ujemnym. Wiązanie między wodorem i fluorem jest silne, więc nie wystarczająca ilość cząsteczek HF dysocjuje, aby wytworzyć dużą liczbę jonów wymaganych do silnego kwasu. Zamiast tego atomy wodoru pozostają połączone z atomami fluoru, a stosunkowo niewiele jonów wodoru jest dostępnych, aby nadać roztworowi fluorowodoru właściwości kwasu.

NH₃ (amoniak) nie jest mocną bazą. Jest uważany za słabą zasadę, ponieważ w roztworze nie generuje wielu jonów wodorotlenowych. Chociaż amoniak nie ma atomów tlenu w swojej cząsteczce i dlatego nie może bezpośrednio dysocjować na jony wodorotlenowe, po rozpuszczeniu w wodzie NH₃ cząsteczka przyciąga proton, tworząc jon amonowy, NH₄. Proton jest pobierany z H₂O cząsteczka wody, pozostawiająca jon wodorotlenowy OH z ładunkiem ujemnym i jon amonowy z ładunkiem dodatnim. Jony wodorotlenkowe w wodzie tworzą NH₃, zasada, ale tylko kilka cząsteczek amoniaku bierze udział w tym procesie. Ponieważ powstaje niewiele jonów wodorotlenowych, amoniak jest słabą zasadą.

HNO₃ (kwas azotowy) jest silnym kwasem. Dzieje się tak, ponieważ całkowicie dysocjuje w wodzie. Cząsteczka składa się z atomu wodoru, atomu azotu i trzech atomów tlenu. W reakcji chemicznej, która utworzyła cząsteczki kwasu azotowego, elektron z atomu wodoru jest współdzielony przez kombinację atomów azotu i tlenu. Powstałe wiązanie z atomem wodoru jest stosunkowo słabe, a atom wodoru oddziela się od cząsteczki kwasu azotowego po rozpuszczeniu w wodzie. Ze względu na słabe wiązanie prawie wszystkie cząsteczki kwasu azotowego tworzą jony wodorowe o ładunku dodatnim i NO₃ jony o ładunku ujemnym, tworzące mocny kwas.

NaOH (wodorotlenek sodu lub ług) jest mocną zasadą. W NaOH atom tlenu otrzymał pojedynczy elektron z zewnętrznej powłoki elektronowej atomu sodu i dzieli elektron z atomu wodoru, tworząc związek. W rezultacie jon wodorotlenkowy ma ujemny ładunek jeden, a jon sodu o ładunku plus jeden jest do niego przyciągany. W roztworze polarne cząsteczki wody z atomem tlenu na jednym końcu i dwoma atomami wodoru na drugim końcu rozrywają jony NaOH. Jon wodorotlenkowy o ładunku ujemnym i jon sodu o ładunku dodatnim całkowicie zdysocjują, dając mocną zasadę.

HCN (kwas cyjanowodorowy) nie jest mocnym kwasem. Jest słabym kwasem. Atomy wodoru, węgla i azotu są połączone, tworząc cząsteczkę HCN wiązaniami kowalencyjnymi ich elektronów. Do reakcji chemicznych w najbardziej zewnętrznych powłokach elektronowych trzech atomów dostępnych jest łącznie 10 elektronów walencyjnych, przy czym wodór dostarcza jedynkę, węgiel cztery i azot pięć. Atom węgla dzieli jedną parę elektronów z atomem wodoru i trzy z atomem azotu, podczas gdy jedna para elektronów azotu pozostaje niewspółdzielona. Po umieszczeniu w roztworze wiązania kowalencyjne pozostają aktywne, a wiązanie między atomami węgla i wodoru ogranicza dysocjację jonów wodorowych. W rezultacie do roztworu dostaje się tylko kilka jonów wodorowych. Kwas cyjanowodorowy jest słabym kwasem.

HCL (chlorowodór) to mocny kwas. Dzieje się tak, ponieważ po rozpuszczeniu w wodzie staje się kwasem solnym. Atomy wodoru i chloru tworzą wiązanie kowalencyjne, ale atom wodoru nie jest mocno utrzymywany. W rezultacie w wodzie atom wodoru tworzy jon wodoru, dysocjując od atomu chloru i pozostawiając go jako jon chloru z ładunkiem ujemnym. Ponieważ HCL całkowicie dysocjuje po rozpuszczeniu w wodzie, a wszystkie atomy wodoru i chloru w HCL tworzą jony wodoru i chloru, kwas solny jest uważany za mocny kwas.