Effet de nivellement - Leveling effect

Fenêtres de discrimination acide-base des solvants courants

L'effet de nivellement ou le nivellement du solvant fait référence à l'effet du solvant sur les propriétés des acides et des bases. La force d'un acide fort est limitée ("nivelée") par la basicité du solvant. De même, la force d'une base forte est nivelée par l'acidité du solvant. Lorsqu'un acide fort est dissous dans l'eau, il réagit avec elle pour former un ion hydronium (H 3 O + ). Un exemple de ceci serait la réaction suivante, où "HA" est l'acide fort:

HA + H 2 O → A - + H 3 O +

Tout acide plus fort que H 3 O + réagit avec H 2 O pour former H 3 O + . Par conséquent, aucun acide plus fort que H 3 O + n'existe dans H 2 O. Par exemple, l'acide perchlorique aqueux (HClO 4 ), l'acide chlorhydrique aqueux (HCl) et l'acide nitrique aqueux (HNO 3 ) sont tous complètement ionisés et sont tous également acides forts.

De même, lorsque l' ammoniac est le solvant, l'acide le plus fort est l' ammonium (NH 4 + ), donc HCl et un super acide exercent le même effet acidifiant.

Le même argument s'applique aux bases. Dans l'eau, OH - est la base la plus forte. Ainsi, même si l'amidure de sodium (NaNH 2 ) est une base exceptionnelle (pK a de NH 3 ~ 33), dans l'eau, il est aussi bon que l'hydroxyde de sodium. D'autre part, NaNH 2 est un réactif beaucoup plus basique dans l'ammoniaque que NaOH.

La plage de pH autorisée par un solvant particulier est appelée fenêtre de discrimination acide-base.

Nivellement et différenciation des solvants

Les bases fortes sont des solvants nivelants pour les acides, les bases faibles différencient les solvants des acides. Dans un solvant de nivellement , de nombreux acides sont complètement dissociés et ont donc la même force. Tous les acides ont tendance à devenir indiscernables en force lorsqu'ils sont dissous dans des solvants fortement basiques en raison de la plus grande affinité des bases fortes pour les protons. C'est ce qu'on appelle l'effet de nivellement.

Dans un solvant différenciant par contre, divers acides se dissocient à des degrés différents et ont donc des forces différentes. Par exemple, l'acide acétique anhydre (CH 3 COOH) comme solvant est un accepteur de protons plus faible que l'eau. Les acides aqueux forts tels que l'acide chlorhydrique et l'acide perchlorique ne sont que partiellement dissociés dans l'acide acétique anhydre et leurs forces sont inégales; en fait, l'acide perchlorique est environ 5000 fois plus fort que l'acide chlorhydrique dans ce solvant. Un solvant faiblement basique tel que l'acide acétique a moins tendance qu'un solvant plus fortement basique tel que l'eau à accepter un proton . De même, un solvant faiblement acide a moins tendance à donner des protons qu'un acide fort.

En raison de l'effet nivelant des solvants courants, les études sur les superacides sont menées dans des solvants plus différenciants qui sont très faiblement basiques tels que le dioxyde de soufre (liquéfié) et le SO 2 ClF.

Types de solvant sur la base de l'interaction protonique

Sur la base de l'interaction protonique, les solvants sont de quatre types,

(i) Solvants protophiles: Solvants qui ont plus tendance à accepter les protons, c'est-à-dire l'eau, l'alcool, l'ammoniac liquide, etc.

(ii) Solvants protogènes: Solvants qui ont tendance à produire des protons, c'est-à-dire de l'eau, du chlorure d'hydrogène liquide, de l'acide acétique glacial, etc.

(iii) Solvants amphiprotiques: Solvants qui agissent à la fois comme protophiles ou protogènes, par exemple l'eau, l'ammoniac, l'alcool éthylique, etc.

(iv) Solvants aprotiques : Solvants qui ne donnent ni n'acceptent de protons, par exemple le benzène, le tétrachlorure de carbone, le sulfure de carbone, etc.

HCl agit comme un acide dans H 2 O, un acide plus fort dans NH 3 , un acide faible dans CH 3 COOH, neutre dans C 6 H 6 et une base faible dans HF.

Les références

  1. ^ un b Atkins, PW (2010). Chimie inorganique de Shriver et Atkins, cinquième édition . Presse d'université d'Oxford. pp.  121 . ISBN   978-1-42-921820-7 .
  2. ^ Zumdahl, SS «Chimie» Heath, 1986: Lexington, MA. ISBN 0-669--04529-2.
  3. ^ un b Skoog, Douglas A .; West, Donald M .; Holler, F. James; Crouch, Stanley R. (2014). Fundamentals of Analytical Chemistry (9e éd.). Brooks / Cole. 201-202. ISBN   978-0-495-55828-6 .
  4. ^ Olah, GA ; Prakash, GKS; Wang, Q .; Li, X. (2001). "Fluorure d'hydrogène - Fluorure d'antimoine (V)" . Dans Paquette, L. (éd.). Encyclopédie des réactifs pour la synthèse organique . New York: J. Wiley & Sons. doi : 10.1002 / 047084289X.rh037m . ISBN   978-0471936237 . CS1 maint: paramètre découragé ( lien )