Содержание

Кислоты их классификация и номенклатура (Таблица)

Кислоты — это химические соединения, которые способны отдавать катион водорода (также называют кислоты Бренстеда), либо соединения, которые способны принимать электронную пару с образованием ковалентной связи (кислоты Льюиса).

Физические свойства: жидкие или твердые вещества, некоторые хорошо растворяются в воде, имеют кислый вкус.

Классификация кислот схема

Кислоты подразделяют по наличию кислорода (кислородные, безкислородные), по основности (одноосновные, многоосновные), по летучести (летучие, нелетучие), по силе (сильные, слабые), по стабильности (стабильные, нестабильные) и по растворимости в воде (растворимые, нерастворимые).

Классификация кислот таблица

Классификация кислот признаки

Группы кислот

Примеры

Наличие кислорода в кислотном остатке

а) кислородные

б) бескислородные

H3PO4, HNO3

H2S, НСl, HBr

Основность (по количеству)

а) одноосновные

б) двухосновные

в) трехосновные

HCl, HNO3

H2S, H2SO4

H3PO4

Растворимость в воде

а) растворимые

б) нерастворимые

H2SO4, H2S, HNO3

H2SiO3 (только эта!)

Летучесть кислот

а) летучие

б) нелетучие

H2S, HCl, HNO3

H2SO4, H2SiO3, H3PO4

Степень электролитической диссоциации

а) сильные

б) слабые

H2SO4, HCl, HNO3

H2S, H2SO3, H2CO3

Стабильность кислот

а) стабильные

б) нестабильные

H2SO4, H3PO4, НСl

H2SO3, H2CO3, H2SiO3

Номенклатура кислот таблица

Номенклатура кислот

Правило составления названия

Примеры

Бескислородная кислота

К названию неметалла с окончанием -о добавляется слово водородная

H2S - сероводородная

НСl - хлороводородная

Кислородсодержащая; степень окисления соответствует номеру группы

Суффикс -ная или -вая

HN+5O3 - азотная

H2Si+4O3 - кремниевая

HCl+7O4 - хлорная

Кислородсодержащая; степень окисления ниже максимальной

Суффиксы -оватая, -истая, -оватистая

НСl+5O3 - хлорноватая

НСl+3O2 - хлористая

НСlO - хлорноватистая

Элемент в одной и той же степени окисления образует несколько кислородсодержащих кислот

К названию кислоты с меньшим содержанием кислородных атомов добавляется префикс мета-; с большим — префикс орто-

H2SiO3 - метакремниевая

H4SiO4 - ортокремниевая

Таблица номенклатура кислот их кислотный остаток и ангидрид

Номенклатура кислот

Кислотный остаток

Ангидрид

Формула

Название

Формула

Название

HF

Фтороводородная (плавиковая)

Фторид F-

НСl

Хлороводородная (соляная)

Хлорид Сl-

НВr

Бромоводородная

Бромид Вг-

HI

Иодоводородная

Йодид I-

H2S

Сероводородная

Гидросульфил HS-

Сульфид S2-

H2SO4

Серная

Гидросульфат HSO4-

Сульфат SO42-

SO3

Серный

H2SO2

Сернистая

Гидросульфит HSO3-

Сульфит SO32-

SO2

Сернистый

HNO3

Азотная

Нитрат NO3-

N2O5

Азотный

HNO2

Азотистая

Нитрит NO2-

N2O3

Азотистый

НPO3

Метафосфорная

Метафосфат PO3-

P2O5

Фосфорный

H3PO4

Ортофосфорная

Дигидрофосфат H2PO4-

Гидрофосфат HPO42-

Фосфат PO43-

P2O5

Фосфорный

H4P2O7

Дифосфорная (пирофосфорная)

Тригидродифосфат Н3P2O7-

Дигидродифосфат Н2P2O72-

Гидродифосфат НP2O73-

Дифосфат P2O74-

P2O5

Фосфорный

H3AsO4

Мышьяковая

Дигидроарсенат H2AsO3-

Гидроарcенат HAsO42-

Арсенат AsO43-

As2O5

Мышьяковый

H3AsO3

Мышьяковистая

Дигидроарсенит H2AsO3-

Гидроарсенит HAsO32-

Арсенит AsO33-

As2O3

Мышьяковистый

HMnO4

Марганцовая

Перманганат МnО4-

Mn2O7

Марганцовый

HClO4

Хлорная

Перхлорат ClО4-

Сl2O7

Хлорный

H2CrO4

Хромовая

Гидрохромат HCrО4-

Хромат CrО42-

CrO3

Хромовый

H2Cr2O7

Двухромовая

Гидродихромат HCr2O7-

Дихромат Cr2O72-

CrO3

Хромовый

H2S2O7

Дисерная

Гидродисульфат HS2O7-

Дисульфат S2O72-

SO3

Серный

H2MnO4

Марганцовистая

Гидроманганат HMnO4-

Манганат MnO42-

MnO3

Марганцовистый

H3BO3

Борная

Дигидроборат H2BO3-

Гидроборат HBO32-

Борат BO33-

B2O3

Борный

H2CO3

Угольная

Гидрокарбонат HCO3-

Карбонат CO32-

CO2

Угольный

H2SiO3

Кремниевая

Силикат SiO32-

SiO2

Кремниевый

СН3СООН

Уксусная

Ацетат СН3СОО-

(СН3СO)2O

Уксусный

_____________

Источник информации:  Насонова А.Е. Химия, школьная программа в таблицах и формулах, 1998



СЦЖК – универсальные кислоты - Agrimprove

Органические кислоты – это органическое соединения с кислотными свойствами, связанные с из карбоксильной группой «-COOH». Для выбора оптимального решения той или иной проблемы важно понимать разницу в химических свойствах и принципе действия этих компонентов. Несмотря на то, что СЦЖК относятся к категории органических кислот, их химическая структура отличается от стандартных кислот этой группы. Таким образом, СЦЖК продолжают доказывать свою высокую эффективность в выращивании животных, оказывая положительное влияние на состояние здоровья и улучшая производственные характеристики как непосредственно на уровне животного, так и корма.

Антибактериальный эффект. Константа диссоциации (КД) и гидрофильно-липофильный баланс (ГЛБ)

Кислоты можно разделить на несколько подгрупп в зависимости от их молекулярной структуры и химических характеристик (рис. 1). Основными факторами, определяющими антибактериальную эффективность и способность снижать рН, являются КД и ГЛБ кислот.

Каждая кислота обладает своей константой диссоциации (КД), которая равна рН, в котором 50% кислоты присутствует в недиссоциированной форме, а 50% в диссоциированной. Если рН окружающей среды выше, чем КД кислоты, кислота переходит в диссоциированную форму. В тот время, как муравьиная (КД = 3,75), молочная (КД = 3,86), фумаровая (КД = 3,02) и лимонная (КД = 3,10) кислоты являются типичными кислотами, снижающими рН, такие кислоты, как пропионовая (КД = 4,88), масляная (КД = 4,82), уксусная (КД = 4,76) и смесь СЦЖК (КД = 5) останутся менее диссоциированными, что позволит таким кислотам приближаться к отрицательно заряженным бактериям и оказывать антибактериальное действие, а не снижать рН.

Рис. 1. Органические кислоты, используемые в коммерческих целях

Не стоит забывать о том, что даже среди антибактериальных кислот существует большая разница в эффективности. Этот факт обусловлен различиями в гидрофильно-липофильном балансе (ГЛБ), который представляет собой соотношение гидрофильных и гидрофобных частиц в молекуле. Мембрана бактериальной клетки состояит из фосфолипидов, которые являются амфифильными, а это означают, что они содержат гидрофильную и липофильную части. Для наибольшей эффективности кислоты при дестабилизации мембраны бактериальной клетки, ГЛБ молекулы кислоты должен быть схож с ГЛБ мембраны бактериальной клетки. Гидрофильно-липофильный баланс молекул СЦЖК наиболее схож с ГЛБ мембраны бактериальной клетки, что позволяет смеси среднецепочечных жирных кислотам оказывать наибольшее антибактериальное действие (Таблица 1).

Таблица 1. Минимальные ингибиторные концентрации (МИК) СЦЖК и других кислот (антибактериальная активность в лабораторных условиях).

Очевидно, что и другие свойства, такие как физическое состояние, запах и вкус также являются важными факторами, оказывающими влияние на применение тех или иных кислот.

Механизм действия

Органические кислоты обладают разным механизмом действия в зависимости от их химических характеристик. Безусловно, одним из наиболее известных эффектов органических кислот является регулирование кислотности. Такие кислоты, как муравьиная, фумаровая и молочная диссоциируют при контакте с водой, что приводит к снижению рН. Таким образом, органические кислоты с низким значением КД способны оказывать бактериостатическое действие на животных через питьевую воду или в корма. Снижение pH в желудке также способствует лучшему усвоению белка.

Вторая группа кислот обладает прямым антибактериальным действием. Эта группа особенно важна при необходимости сокращения количества антибиотиков и включает в себя кислоты с относительно высоким значением КД. Эти кислоты остаются недиссоциированными, дестабилизируют мембрану микробной клетки и нарушат метаболизм бактерий за счет снижения внутриклеточного pH и интеркаляции ДНК. В этом отношении СЦЖК превосходит любые другие типы кислот из-за их высокого значения КД и оптимального ГЛБ. Кроме того, СЦЖК оказывают антибактериальное действие непосредственно на уровне желудка и воздействуют исключительно на Энтеробактерии, оставляя нетронутыми полезные Лактобактерии.

Другие положительные эффекты определённых органических кислот включают в себя улучшение морфологии кишечника (например, увеличение длины ворсинок и улучшение соотношения ворсинок и крипт), снижение вирулентности патогенной микрофлоры (например, Сальмонеллы), укрепление иммунитета (за счёт увеличения продолжительности жизни нейтрофилов), противовирусное и противогрибковое действия. В Таблице 2 приведён обзор эффектов, оказываемых различными кислотами. Благодаря недавним исследованиям было доказано влияние СЦЖК на такие вирусные заболевания, как РРСС, ЭДС и АЧС.

Таблица 2: обзор эффектов различных кислот. «+» — положительный эффект, «0» — нет эффекта, «-» — может иметь отрицательный эффект, «0 / +» — сама кислота не обладает эффектов, однако её производные могут оказывать эффект.

Применение и решения

В зависимости от химических характеристик и механизма действия можно выбрать наиболее подходящие решения для различных задач. Для решения некоторых задач использование простых органических кислот может быть наиболее обоснованным, однако благодаря своей универсальности, СЦЖК обладает гораздо большим спектром действия. Благодаря большому опыту использования СЦЖК, Agrimprove разработала решения для многих задач. Недавно мы анонсировали продукт под названием ФидЛок, в основе которого находится 100% смесь СЦЖК. Добавка используется для предотвращения распространения оболочечных вирусов через корм. Другая добавка Юбисол поможет улучшить состояние здоровья животных при помощи питьевой воды.

Ваш специалист Agrimprove

Таблица I. Содержание жирной кислоты в процентах к общему количеству жирных кислот 

┌──────────────────────────────────────────────────┬──────────────────────┐
│                  Жирная кислота                  │Процентное содержание │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Миристиновая кислота                        │      <= 0,05         │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Пальмитиновая кислота                       │      7,5 - 20,0      │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Пальмитолеиновая кислота                    │      0,3 - 3,5       │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Маргариновая кислота                        │      <= 0,3          │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Гептадеценовая кислота                      │      <= 0,3          │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Стеариновая кислота                         │      0,5 - 5,0       │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Олеиновая кислота                           │      55,0 - 83,0     │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Линолевая кислота                           │      3,5 - 21,0      │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Линоленовая кислота                         │      <= 1,0          │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Арахиновая кислота                          │      <= 0,6          │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Эйкосеновая кислота                         │      <= 0,4          │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Бегеновая кислота <*>                       │      <= 0,3          │
├──────────────────────────────────────────────────┼──────────────────────┤
│      Лигноцериновая кислота                      │      <= 0,2          │
├──────────────────────────────────────────────────┴──────────────────────┤
│      <*> <= 0,2% для масел товарной позиции 1509.                       │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────────┘

Открыть полный текст документа

Таблица силы кислот и оснований. Относительная сила кислот и оснований. Значения констант кислотности и констант основности. Амфолиты. Кислые соли





Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru:  главная страница  / / Техническая информация / / Химический справочник  / / Таблица силы кислот и оснований. Относительная сила кислот и оснований. Значения констант кислотности и констант основности. Амфолиты. Кислые соли

Поделиться:   

Таблица силы кислот и оснований. Относительная сила кислот и оснований. Значения констант кислотности и констант основности. Амфолиты. Кислые соли.



Данные - С. Т. Жуков "Химия 8-9 класс"

  • Сильная кислота – кислота, реагирующая с избытком воды необратимо.
  • Слабая кислота – кислота, реагирующая с избытком воды обратимо и, как правило, незначительно.
    • Сильные кислоты: HCl, HBr, HI, HClO4, HClO3, h3SO4, H2SeO4, HNO3 и некоторые другие.
  • Сильное основание – основание, реагирующее с избытком воды необратимо.
  • Слабое основание – основание, реагирующее с избытком воды обратимо и, как правило, незначительно.
    • К сильным веществам-основаниям относятся все хорошо растворимые ионные гидроксиды (их называют еще " щелочами " ), так как при их растворении в воде гидроксид-ионы полностью переходят в раствор.
    • К слабым основаниям относится NH3 и некоторые другие вещества. К ним же относятся и практически нерастворимые гидроксиды элементов, образующих металлы, (" гидроксиды металлов" ) потому, что при взаимодействии этих веществ с водой в раствор переходит лишь ничтожное количество гидроксид-ионов.
  • Слабые основания-частицы (их еще называют " анионные основания" ): F-, NO2-, SO32-, S2-, CO32-, PO43- и другие анионы, образующиеся из слабых кислот.
  • Не обладают основными свойствами анионы Cl- , Br- , I-, HSO4- , NO3- и другие анионы, образующиеся из сильных кислот
  • Не обладают кислотными свойствами катионы Li+ , Na+, K+, Ca2+, Ba2+ и другие катионы, входящие в состав сильных оснований.
  • Кроме частиц-кислот и частиц-оснований, существуют еще частицы, проявляющие и кислотные, и основные свойства, например - вода. Кроме воды, это гидросульфит-ион, гидросульфид-ион и другие аналогичные ионы. Например, HSO3 проявляет как свойства кислоты  HSO3- + H2O=SO3- + H3O+ ,  так и свойства основания HSO- + H2O = H2SO3 + OH Подобные частицы называются амфолитами.
  • Амфолит – частица, способная как отдавать протон молекуле растворителя, так и принимать протон от молекулы растворителя.
  • Большинство частиц-амфолитов представляют собой молекулы слабых кислот, потерявшие часть протонов (HS- , HSO3- , HCO3- , h3PO4- , HPO42- и некоторые другие). Анион HSO4- не проявляет основных свойств и является довольно сильной кислотой и, потому, к амфолитам не относится. Соли, в состав которых входят такие анионы, называются кислыми солями.
  • Кислые соли – соли, в состав которых входят анионы, способные отдавать протон. Примеры кислых солей и их названий:
    • KHS – гидросульфид калия,
    • NaHSO4 – гидросульфат натрия,
    • LiHSO3 – гидросульфит лития,
    • Ca(HCO3)2 – гидрокарбонат кальция,
    • KH2PO4 – дигидрофосфат калия,
    • Na2HPO4 – гидрофосфат натрия.
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Поиск в инженерном справочнике DPVA. Введите свой запрос:
Если Вы не обнаружили себя в списке поставщиков, заметили ошибку, или у Вас есть дополнительные численные данные для коллег по теме, сообщите , пожалуйста.
Вложите в письмо ссылку на страницу с ошибкой, пожалуйста.
Коды баннеров проекта DPVA.ru
Начинка: KJR Publisiers

Консультации и техническая
поддержка сайта: Zavarka Team

Проект является некоммерческим. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Владельцы сайта www.dpva.ru не несут никакой ответственности за риски, связанные с использованием информации, полученной с этого интернет-ресурса. Free xml sitemap generator

Pig Acidifiers | biomin.net

Режимы действия

Снижение pH в кишечнике

Органические кислоты и их соли оказывают ингибирующее действие на желудочные и кишечные микробы за счет локального снижения pH. Распространение многих патогенов, таких как Clostridium perfringens, Escherichia coliи Salmonellaspp.значительно снижается при pH ниже 5, в то время как устойчивые к кислотам микробы, такие как Lactobacillus spp., целы и невредимы.

Подавление роста бактерий

Помимо ингибирующего действия из-за низкого pH, органические кислоты обладают прямым бактерицидным действием. Находясь в недиссоциированной форме, эти кислоты могут диффундировать через клеточную мембрану бактерий, где из-за поддержания цитозольного pH около 7 диссоциация кислоты происходит внутри бактериальной клетки, вызывая снижение pH и ингибирование метаболических путей. Эти нарушения в конечном итоге приводят к гибели бактериальных клеток (Russell and Diez-Gonzales, 1998, Van Immerseel et al. 2006).

Противомикробная активность полностью зависит от используемой кислоты. Например, муравьиная и пропионовая кислоты обладают широким спектром активности против бактерий и грибов, тогда как молочная кислота в основном эффективна против бактерий, а сорбиновая кислота более известна своей эффективностью против плесени (Hajati, 2018).

Способность кислоты подавлять микробы зависит от ее значения pKa, которое представляет собой pH, при котором диссоциирует 50% кислоты. Большинство кислот, обладающих антимикробной активностью и используемых в качестве кормовых добавок, имеют значение pKa от 3 до 5 (Hajati, 2018).

Энергетический субстрат для энтероцитов

Некоторые органические кислоты могут непосредственно метаболизироваться энтероцитами, выстилающими желудочно-кишечный тракт, и могут усиливать рост и развитие кишечника, что приводит к улучшенному перевариванию и усвоению питательных веществ и, в конечном итоге, к оптимизации производительности (Miller and Slade, 2006).

Название кислот и кислотных остатков и их формулы

Формула кислоты Название кислоты Формула
кислотного остатка
Название
кислотного остатка
HNO2 Азотистая NO2- Нитрит
HNO3 Азотная NO3- Нитрат
HBr Бромоводород (Бромистоводородная кислота) Br- Бромид
HVO3 Ванадиевая   Ванадаты
H2WO4 Вольфрамовая   Вольфраматы
H4P2O7 Дифосфорная   Пирофосфаты или дифосфаты
(по номенклатуре IUPAC)
H2Cr2O7 Дихромовая Cr2O72- Дихромат
H2SiO3 Кремниевая SiO32- Силикат
HMnO4 Марганцовая MnO4- Перманганат
HCOOH Метановая, Муравьиная HCOO- Формиат
H3AsO4 Мышьяковая (Ортомышьяковая) AsO43- Арсенат
H3BO3 Ортоборная (Борная кислота)   Бораты
H3PO4 Ортофосфорная (Фосфорная кислота) PO43- Фосфат
HNCS Роданистоводородная (тиоциановая)   Тиоцианаты
C7H6O3 Салициловая   Салицилаты
H2S Сероводород (Сероводородная кислота) S2- Сульфид
H2SO3S Тиосерная   Тиосульфаты
HF Фтороводород (Плавиковая кислота) F- Фторид
HCl Хлороводород (Соляная кислота) Cl- Хлорид
HI Йодоводород (Йодоводородная кислота) I- Йодид
HCN Циановодород (Синильная кислота) CN- Цианид
H2SO3 Сернистая SO32- Сульфит
H2SO4 Серная SO42- Сульфат
H2CO3 Угольная CO32- Карбонат
H2CrO4 Хромовая CrO42- Хромат
HClO Хлорноватистая ClO- Гипохлорит
HClO2 Хлористая ClO2- Хлорит
HClO3 Хлорноватая ClO3- Хлорат
HClO4 Хлорная ClO4- Перхлорат
CH3COOH Этановая, Уксусная CH3COO- Ацетат
H2C2O4 Этандиовая, Щавельная C2O42- Оксалат
C4H6O5 Яблочная (оксиянтарная, гидроксибутандиовая)   Малаты

кислоты таблица | Учебно-методическое пособие (химия) на тему:

Формула кислоты

название

Формула кислотного остатка

Название соли

HAlO2

Метаалюминиевая

AlO2

Метаалюминат

HAsO3

Метамышьяковая

AsO3

Метаарсеат

h4AsO4

Ортомышьяковая

AsO4

Ортоарсенат

h4AsO3

Ортовышьяковистая

AsO3

Ортоарсенит

HBO3

Ортоборная

BO3

Ортоборат

HBr

Бромводородная

Br

Бромид

HBrO

Бромноватистая

BrO

Гипобромид

HCOOH

Муравьиная

COOH

Формиат

HCN

Циановодородная

CN

Цианид

h3CO3

Угольная

CO3

Карбонат

h3C2O4

Щавелевая

C2O4

Оксалат

HCl

Хлороводородная

Cl

Хлорид

HClO

Хлорноватистая

ClO

Гипохлорит

HClO2

Хлористая

ClO2

Хлорит

HClO3

Хлорноватая

ClO3

Хлорат

HClO4

Хлорная

ClO4

Перхлорат

h3S

Сероводородная

S

Сульфид

HSCN

Роданистоводородная

SCN

Роданид

h3SO3

Сернистая

SO3

Сульфит

h3SO4

Серная

SO4

Сульфат

h3S2O3

Тиосерная

S2O3

Тиосульфат

h3S2O7

Двусерная (пиросерная)

S2O7

Дисульфат (пиросульфат)

h3Se

Селенистоводородная

Se

Селенид

h3SeO3

Селенистая

SeO3

Селенит

h3SeO4

Селеновая

SeO4

Селенат

h3SiO3

Кремниевая

SiO3

Силикат

HVO3

Ванадиевая

VO3

Ванадат

h3WO4

Вольфрамовая

WO4

Вольфрамат

HCrO2

Метахромистая

CrO2

Метахромит

h3CrO4

Хромовая

CrO2

Хромат

h3Cr2O7

Двухромовая

Cr2O7

Дихромат

HJ

Йодоводородная

J

Йодид

HJO

Йодоватистая

JO

Гипойодид

HJO3

Йодноватая

JO3

Йодат

HJO4

Йодная

JO4

Перйодат

HMnO4

Марганцевая

MnO4

Перманганат

h3MnO4

Марганцовистая

MnO4

Манганат

h3MoO4

Молибденовая

MoO4

Молибдат

HN3

Азотисто-водородная

N3

Азид

HNO2

Азотистая

NO2

Нитрид

HNO3

Азотная

NO3

Нитрат

h4PO2

Фосфорноватистая

PO2

Гипофосфид

h4PO3

Фосфористая

PO3

Фосфат

HPO3

Метафосфорная

PO3

Метафосфат

h4PO4

Ортофосфорная

PO4

Ортофосфат

h5P2O7

Двуфосфорная (пирофосфорная)

P2O7

Дифосфат (пирофосфат)

Использование таблиц Hive ACID - документация Qubole Data Service

Qubole Hive поддерживает различные операции, которые вы можете использовать с таблицами ACID Hive, которые описаны в следующем списке:

Создание таблицы ACID

Вы можете создать полную таблицу ACID и таблицу только для INSERT.

Создание полной таблицы ACID

Чтобы создать полную таблицу ACID, установите транзакционный на истинный в свойствах таблицы. Вы можете использовать следующую команду для создать полную таблицу ACID. Полная таблица ACID поддерживает только формат файла ORC.

 СОЗДАТЬ ТАБЛИЦУ acidtbl (ключ int, строка значения), СОХРАНЕННОЕ КАК ORC TBLPROPERTIES ("transactional" = "true");
 

Создание таблицы только для INSERT

Чтобы создать таблицу ACID только для вставки, необходимо дополнительно указать свойство транзакции как insert_only в таблице свойства, как показано в этом примере. Все форматы файлов поддерживаются таблицей только для вставки.

 СОЗДАТЬ ТАБЛИЦУ acidtbl_insert_only (ключ int, строка значения), СОХРАНЕННОЕ КАК ТЕКСТФАЙЛ TBLPROPERTIES ("transactional" = "true", "transactional_properties" = "insert_only");
 

Преобразование таблицы без ACID в таблицу ACID

Вы можете преобразовать только управляемую таблицу без ACID в таблицу ACID.Чтобы преобразовать ВНЕШНЮЮ таблицу Hive в таблицу ACID Hive, вы должны преобразовать его в управляемую таблицу без ACID, выполнив эту команду.

ALTER TABLE T set tblproperties ('EXTERNAL' = 'FALSE')

Преобразование управляемой таблицы без ACID в таблицу ACID

Вы можете преобразовать таблицу Hive, отличную от ACID, в полную таблицу ACID, только если данные таблицы без ACID имеют формат ORC. Если некислотный таблица не в формате файла ORC, тогда поддерживается только преобразование таблицы только для вставки.В отличие от Hive с открытым исходным кодом, Qubole У Hive 3.1.1 (бета) нет ограничений на имена файлов в исходной таблице, чтобы строго соответствовать требованиям шаблоны, которые Hive использует для записи данных.

Однако, когда данные таблицы находятся в формате файла ORC, вы можете преобразовать их в полную таблицу ACID или таблицу только для вставки.

Чтобы преобразовать таблицу без ACID (только с данными таблицы в формате файла ORC) в полную таблицу ACID, используйте эту команду.

 ALTER TABLE nonacidtbl SET TBLPROPERTIES ('транзакционный' = 'истина');
 

Чтобы преобразовать таблицу без ACID в таблицу только для вставки, используйте эту команду.

 ALTER TABLE nonacidtbl SET TBLPROPERTIES ('transactional' = 'true', 'transactional_properties' = 'insert_only');
 

Запись в таблицу ACID

Вы можете вставлять данные в полную ACID или таблицу только для вставки точно так же, как вставку данных в любую другую таблицу в Hive. Например,

 ВСТАВИТЬ В ЗНАЧЕНИЯ acidtbl (1, 'a');
ВСТАВИТЬ В ЗНАЧЕНИЯ acidtbl (2, 'b');
 

Обновление данных в таблице ACID

Обновление позволяет обновлять все строки в таблице или наборе строк в зависимости от условия.

Чтобы обновить все строки таблицы, используйте эту команду.

 ОБНОВЛЕНИЕ acidtbl SET value = 'обновлено';
 

Чтобы обновить некоторые строки в таблице, используйте эту команду (в качестве примера).

 ОБНОВЛЕНИЕ acidtbl SET value = 'обновлено' WHERE key = 1;
 

Удаление данных из таблицы ACID

Удалить позволяет удалить все строки или некоторый набор строк в зависимости от условия.

Чтобы удалить все строки из таблицы, используйте эту команду.

Для удаления некоторого набора строк из таблицы используйте эту команду (в качестве примера).

 УДАЛИТЬ ИЗ acidtbl, ГДЕ ключ = 1;
 

Выполнение операции слияния в таблице ACID

Merge позволяет объединить операторы Insert , Update и, возможно, Delete в одну операцию. Давайте воспользуемся этим примером.

 ОБЪЕДИНЕНИЕ С acidtbl с использованием src
      НА acidtbl.key = src.key
      КОГДА MATCHED И src.value НУЛЕНО, ТО УДАЛИТЬ
      КОГДА СООТВЕТСТВУЕТ И (acidtbl.value! = Src.value) THEN UPDATE SET value = src.ценить
      КОГДА НЕ СОГЛАСОВАНО, ВСТАВЬТЕ ЗНАЧЕНИЯ (src.key, src.value);
 

Поддержка ACID

Исторически единственный способ атомарного добавления данных в таблицу в Hive было добавить новый раздел. Обновление или удаление данных в разделе потребовалось удалить старый раздел и добавить его с новым данные, и это было невозможно сделать атомарно.

Однако данные пользователя постоянно меняются, и по мере развития Hive, пользователям требуются гарантии надежности, несмотря на объемы данных озеро.Таким образом, нам нужно было реализовать транзакции ACID, которые гарантируют атомарность, последовательность, изолированность и долговечность. Хотя мы поддерживаем ACID-транзакции, они не предназначены для поддержки требований OLTP. Он может поддерживать миллионы строк, обновляемых за транзакцию, но может не поддерживают миллионы транзакций в час.

Кроме того, мы хотели поддерживать потоковую передачу в таблицы Hive, где потоковые приложения, такие как Flume или Storm, могут записывать данные в Hive и транзакции фиксируются раз в минуту, и запросы будут видеть все транзакция или ничего.

HDFS - это файловая система с однократной записью, а ORC - файловый формат с однократной записью, поэтому редактирует были реализованы с использованием базовых файлов и дельта-файлов, в которых вставка, обновление и записываются операции удаления.

В таблицах Hive без включенного ACID каждый раздел в HDFS выглядит так:

Имя файла Содержание
00000_0 Ковш 0
00001_0 Ковш 1

Если ACID включен, система добавит дельта-каталоги:

Имя файла Содержание
00000_0 Ковш 0, основание
00001_0 Ковш 1 основание
delta_0000005_0000005 / bucket_00000 Транзакция с 5 по 5, дельта сегмента 0
delta_0000005_0000005 / bucket_00001 Транзакция с 5 по 5, дельта сегмента 1

Когда было создано слишком много дельт, небольшое уплотнение автоматически запустить и объединить набор транзакций в одну дельту:

Имя файла Содержание
00000_0 Ковш 0, основание
00001_0 Ковш 1 основание
delta_0000005_0000010 / bucket_00000 Транзакция с 5 по 10, дельта сегмента 0
delta_0000005_0000010 / bucket_00001 Транзакция с 5 по 10, дельта сегмента 1

Когда дельты станут достаточно большими, основное уплотнение перезапишет основание включить дельты.

Имя файла Содержание
base_0000010 / bucket_00000 транзакций до 10, ведро 0 база
base_0000010 / bucket_00001 транзакций до 10, ведро 1 база

Чтения и уплотнения не требуют блокировок, поэтому уплотнения могут не модифицируют их данные деструктивно, а пишут новые каталоги.

Всем строкам автоматически присваивается идентификатор строки, который является тройным исходный идентификатор транзакции, сегмент и идентификатор строки, которые гарантированно будут уникальными.Все операции обновления и удаления относятся к этой тройке.

Файлы ORC в таблице ACID расширены несколькими столбцами. Они - это операция (вставка, обновление или удаление), тройка, которая однозначно идентифицирует строку (originalTransaction, bucket, rowId) и текущая сделка.

  структура <
  операция: int,
  originalTransaction: bigInt,
  ведро: int,
  rowId: bigInt,
  currentTransaction: bigInt,
  строка: структура <...>
>
  

Сериализация кодов операций:

Эксплуатация Сериализация
ВСТАВИТЬ 0
ОБНОВЛЕНИЕ 1
УДАЛИТЬ 2

Когда приложение или запрос считывают таблицу ACID, средство чтения предоставляет список совершенных транзакций для включения.Этот список составлен хранилищем метаданных Hive при запуске запроса. Задача выполняет слияние Сортировать. Каждый из файлов отсортирован по (исходная транзакция по возрастанию, bucket ascending, rowId ascending и currentTransaction по убыванию). Только первая запись с currentTransaction, которая в списке транзакций для чтения возвращается, что соответствует последнее видимое обновление строки.

Для поддержки потокового приема мы добавили две дополнительные функции. Файлы ORC могут иметь дополнительные нижние колонтитулы, записанные в их тело, которые могут быть проанализированы как полный файл ORC, который включает только уже существующие записи написано.При дальнейшем расширении файла предварительный нижний колонтитул файла становится мертвым пространством внутри файла. Во-вторых, боковой файл с именем «* _Flush_length» - это небольшой файл, содержащий набор из 8 байтов. ценности. Последнее полное 8-байтовое значение является концом последнего предварительный нижний колонтитул.

Два свойства добавлены к метаданным для файлов ORC для ускорения обработка таблиц ACID. В частности, когда задача читает часть базового файла для ведра, он будет использовать первый и последний rowIds, чтобы найти соответствующие места в файлах дельты.В hive.acid.key.index позволяет читателю пропускать полосы в дельте файл, который не нужно читать в этой задаче.

Ключ Значение
hive.acid.stats Количество вставок, обновлений и удалений, разделенных запятыми
hive.acid.key.index Последняя исходная транзакция, bucket, rowId для каждой полосы

Таблица прочности кислот и оснований

Таблица прочности кислот и оснований

Таблица кислот и оснований Прочность

Ка

Кислота

База

Имя

Формула

Формула

Имя

Большой

хлорная кислота

HClO 4

ClO 4 -

Перхлорат-ион

3.2 * 10 9

Hydroiodic кислота

HI

И-

Йодид

1,0 * 10 9

Кислота бромистоводородная

HBr

Br-

Бромид

1.3 * 10 6

Кислота соляная

HCl

Cl-

Хлорид

1,0 * 10 3

Серная кислота

H 2 SO 4

HSO 4 -

Ион сероводорода

2.4 * 10 1

Азотная кислота

HNO 3

НЕТ 3 -

Нитрат-ион

--------

гидроний ион

H 3 O +

H 2 O

Вода

5.4 * 10 -2

Щавелевая кислота

HO 2 C 2 O 2 H

HO 2 C 2 O 2 -

Ион оксалата водорода

1.3 * 10 -2

Сернистая кислота

H 2 SO 3

HSO 3 -

Ион сероводорода

1,0 * 10 -2

Ион сероводорода

HSO 4 -

СО 4 2-

Сульфат-ион

7.1 * 10 -3

Фосфорная кислота

H 3 PO 4

H 2 PO 4 -

Дигидроген фосфат-ион

7.2 * 10 -4

Азотистая кислота

HNO 2

НЕТ 3 -

Нитрит-ион

6,6 * 10 -4

Плавиковая кислота

HF

Ф -

Ион фтора

1.8 * 10 -4

метановая кислота кислота

HCO 2 H

HCO 2 -

метаноат ион

6,3 * 10 -5

Бензойная кислота

C 6 H 5 COOH

C 6 H 5 COO-

Бензоат-ион

5.4 * 10 -5

Ион оксалата водорода

HO 2 C 2 O 2-

O 2 C 2 O 2 2-

Ион оксалата

1.8 * 10 -5

Ethanoic кислота

CH 3 COOH

CH 3 COO

этаноат (ацетат) ион

4,4 * 10 -7

Угольная кислота

CO 3 2-

HCO 3 -

Ион карбоната водорода

1.1 * 10 -7

Кислота сероводородная

H 2 S

HS-

Ион сероводорода

6,3 * 10 -8

Дигидроген фосфат-ион

H 2 PO 4 -

HPO 4 2-

Ион фосфата водорода

6.2 * 10 -8

Ион сероводорода

ГС -

С 2-

Сульфит-ион

2,9 * 10 -8

Хлорноватистая кислота

HClO

ClO -

Гипохлорит-ион

6.2 * 10 -10

Синильная кислота

HCN

CN -

Цианид-ион

5,8 * 10 -10

Ион аммония

NH 4 +

NH 3

Аммиак

5.8 * 10 -10

Борная кислота

H 3 BO 3

H 2 BO 3 -

Дигидроген карбонат-ион

4,7 * 10 -11

Ион карбоната водорода

HCO 3 -

CO 3 2-

Карбонат-ион

4.2 * 10 -13

Ион фосфата водорода

HPO 4 2-

PO 4 3-

Ион фосфата

1,8 * 10 -13

Дигидроген борат-ион

H 2 BO 3 -

HBO 3 2-

Ион борат водорода

1.3 * 10 -13

Ион сероводорода

HS-

С 2-

Сульфид-ион

1,6 * 10 -14

Ион борат водорода

HBO 3 2-

BO 3 3-

Борат-ион

---------

вода

H 2 O

OH-

Гидроксид

1.Сильные кислоты перечислены в верхнем левом углу. стороны таблицы и имеют значения Ka> 1
2. Кислота со значениями меньше единицы считается слабой.
3. Сильные основания перечислены в правом нижнем углу таблицы и становятся слабее. по мере продвижения к началу таблицы.

Кислотно-щелочной стол

Кислотно-щелочной стол

Кислота К a База
HClO 4 >> 1 ClO 4 1–
HX (X = I, Br, Cl) >> 1 X 1–
H 2 SO 4 >> 1 HSO 4 1–
HNO 3 >> 1 НЕТ 3 1–
H 3 O 1+ 1.0 H 2 O
H 2 SO 3 1,5 × 10 –2 HSO 3 1–
HSO 4 1– 1,2 × 10 –2 SO 4 2–
H 3 PO 4 7,5 × 10 –3 H 2 PO 4 1–
HF 7.2 × 10 –4 Ф. 1–
HNO 2 4,0 × 10 –4 НЕТ 2 1–
HC 2 H 3 O 2 1,8 × 10 –5 C 2 H 3 O 2 1–
H 2 CO 3 4.3 × 10 –7 HCO 3 1–
HSO 3 1– 1,0 × 10 –7 SO 3 2–
H 2 S 1,0 × 10 –7 HS 1–
H 2 PO 4 1– 6.2 × 10 –8 HPO 4 2–
HClO 3,5 × 10 –8 ClO 1–
NH 4 1+ 5,6 × 10 –10 NH 3
HCN 4,0 × 10 –10 CN 1–
HCO 3 1– 4.7 × 10 –11 CO 3 2–
HPO 4 2– 4,8 × 10 –13 PO 4 3–
HS 1– 1,3 × 10 –13 S 2–
H 2 O 1,0 × 10 –14 OH 1–
NH 3 –14 NH 2 1–
OH 1– –14 O 2–

Кислотно-щелочной стол

Таблица общих значений Ka для слабых кислот

K a - константа равновесия реакции диссоциации слабой кислоты.Слабая кислота - это кислота, которая лишь частично диссоциирует в воде или водном растворе. Значение K a используется для расчета pH слабых кислот. Значение pK a используется для выбора буфера при необходимости. Выбор кислоты или основания, где pK a близок к необходимому pH, дает наилучшие результаты.

Соотношение pH, Ka и pKa

pH, Ka и pKa связаны друг с другом. Для кислой ГА:

K a = [H + ] [A - ] / [HA]
pK a = - log K a
pH = - log ([H + ])

В средней точке кривой эквивалентности pH = pK a .

Ка слабых кислот

Ка слабых кислот
Имя Формула К a pK a
уксусная HC 2 H 3 O 2 1,8 x 10 -5 4,7
аскорбиновая (I) H 2 C 6 H 6 O 6 7.9 х 10 -5 4,1
аскорбиновая (II) HC 6 H 6 O 6 - 1,6 x 10 -12 11,8
бензойная HC 7 H 5 O 2 6,4 x 10 -5 4,2
борная (I) H 3 BO 3 5,4 x 10 -10 9.3
борная (II) H 2 BO 3 - 1,8 x 10 -13 12,7
борная (III) HBO 3 2- 1,6 x 10 -14 13,8
угольный (I) H 2 CO 3 4,5 x 10 -7 6,3
углекислый (II) HCO 3 - 4.7 х 10 -11 10,3
лимонный (I) H 3 C 6 H 5 O 7 3,2 x 10 -7 6,5
лимонный (II) H 2 C 6 H 5 O 7 - 1,7 x 10 5 4,8
лимонный (III) HC 6 H 5 O 7 2- 4.1 х 10 -7 6,4
муравьин HCHO 2 1,8 x 10 -4 3,7
гидразидный HN 3 1,9 x 10 -5 4,7
синильная кислота HCN 6,2 x 10 -10 9,2
плавиковый HF 6,3 x 10 -4 3.2
перекись водорода H 2 O 2 2,4 x 10 -12 11,6
гидросульфат-ион HSO 4 - 1,2 х 10 -2 1,9
хлорноватистое HOCl 3,5 x 10 -8 7,5
молочная HC 3 H 5 O 3 8.3 х 10 -4 3,1
закись азота HNO 2 4,0 x 10 -4 3,4
щавелевая (I) H 2 C 2 O 4 5,8 x 10 -2 1,2
щавелевая (II) HC 2 O 4 - 6,5 x 10 -5 4,2
фенол HOC 6 H 5 1.6 х 10 -10 9,8
пропановый HC 3 H 5 O 2 1,3 x 10 -5 4,9
сернистый (I) H 2 SO 3 1,4 х 10 -2 1,85
сернистый (II) HSO 3 - 6,3 x 10 -8 7,2
мочевой HC 5 H 3 N 4 O 3 1.3 х 10 -4 3,9

Смотри: В чем разница между кислотами и основаниями?

16.3: Константы равновесия кислот и оснований

Введение

В общей химии 1 мы рассчитали pH сильных кислот и оснований, считая, что они полностью диссоциируют, то есть подвергаются 100% ионизации. Теперь мы рассмотрим слабые кислоты и основания, которые не диссоциируют полностью, и воспользуемся константами равновесия для расчета равновесных концентраций.{-}]} {[HA] [H_ {2} O]} \]

Но мы можем считать концентрацию воды постоянной, потому что она намного больше, чем у кислоты, которая ионизировалась. Здесь действуют два фактора: во-первых, вода является растворителем и поэтому [H 2 O] больше, чем [HA], а во-вторых, [HA] является слабой кислотой, и поэтому в равновесии количество ионизированного меньше, чем [HA]. Следует отметить, что это однородное уравнение, и хотя мы игнорируем воду и рассматриваем ее как жидкость, это происходит по другой причине, чем та, которая использовалась в предыдущей главе для гетерогенных равновесий.{-}]} {[HA]} \]

, где \ (K_a = K [H_2O] \)

K a используется только для слабых кислот. Сильные кислоты имеют большой K a и полностью диссоциируют, так что вы просто заявляете, что реакция идет до завершения.

Слабые базы

Есть два типа слабых оснований, моделируемые аммиаком и аминами, которые захватывают протон из воды, и сопряженные основания слабых кислот, которые являются ионами, и захватывают протон, образуя слабую кислоту. -]} {[B]} \]

Примером первого типа может быть метиламин, CH 3 NH 2 .{-14} \]

Таким образом, между сопряженной парой

существует обратная зависимость.
  • Чем сильнее кислота, тем слабее ее сопряженное основание
  • Чем слабее кислота, тем сильнее ее сопряженное основание
  • Чем сильнее основание, тем слабее его конъюгированная кислота
  • Чем слабее основа, тем сильнее она сопряженная кислота

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Соотношение между силой кислоты или основания и силой их сопряженного основания или кислоты.+ \; \; К_ {a3} \]

\ [K_ {a1}> K_ {a2}> K_ {a3} \]

pK

a и pK b

Поскольку значения pK a и pK b настолько малы, они часто записываются как значения pX, где pX = -logX. Итак

pK a = -logK a и K a = 10 -pka
pK b = -logK b и K b = 10 -pkb

Стол K

a

Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Таблица констант ионизации кислоты

Имя Формула К A1 p K A1 К A2 п К A2 К A3 п К A3 К A4 п К A4
Уксусная кислота CH 3 CO 2 H 1.75 × 10 −5 4,756
Мышьяковая кислота H 3 AsO 4 5,5 × 10 −3 2,26 1,7 × 10 −7 6,76 5.1 × 10 −12 11,29
Бензойная кислота C 6 H 5 CO 2 H 6,25 × 10 −5 4.204
Борная кислота H 3 BO 3 5.4 × 10 −10 * 9,27 * > 1 × 10 −14 * > 14 *
Бромуксусная кислота CH 2 BrCO 2 H 1,3 × 10 −3 2,90
Угольная кислота H 2 CO 3 4.5 × 10 −7 6,35 4,7 × 10 −11 10,33
Хлоруксусная кислота CH 2 ClCO 2 H 1,3 × 10 −3 2,87
Хлористая кислота HClO 2 1.1 × 10 −2 1,94
Хромовая кислота H 2 CrO 4 1,8 × 10 −1 0,74 3,2 × 10 −7 6,49
Лимонная кислота C 6 H 8 O 7 7.4 × 10 −4 3,13 1,7 × 10 −5 4,76 4,0 × 10 −7 6,40
Циановая кислота HCNO 3,5 × 10 −4 3,46
Дихлоруксусная кислота CHCl 2 CO 2 H 4.5 × 10 −2 1,35
Фторуксусная кислота CH 2 FCO 2 H 2,6 × 10 −3 2,59
Муравьиная кислота CH 2 O 2 1.8 × 10 −4 3,75
Гидразойная кислота HN 3 2,5 × 10 −5 4,6
Синильная кислота HCN 6.2 × 10 −10 9,21
Плавиковая кислота HF 6,3 × 10 −4 3,20
Селенид водорода H 2 Se 1.3 × 10 −4 3,89 1,0 × 10 −11 11,0
Сероводород H 2 S 8,9 × 10 −8 7,05 1 × 10 −19 19
теллурид водорода H 2 Te 2.5 × 10 −3 ‡ 2,6 1 × 10 −11 11
Бромистоводородная кислота HBrO 2,8 × 10 −9 8,55
Хлорноватистая кислота HClO 4.0 × 10 −8 7,40
Гипойодистая кислота HIO 3,2 × 10 −11 10,5
Йодная кислота HIO 3 1.7 × 10 -1 0,78
Йодуксусная кислота CH 2 ICO 2 H 6,6 × 10 −4 3,18
Азотистая кислота HNO 2 5.6 × 10 −4 3,25
Щавелевая кислота C 2 H 2 O 4 5,6 × 10 −2 1,25 1,5 × 10 −4 3.81
Периодическая кислота HIO 4 2,3 × 10 −2 1,64
Фенол С 6 H 5 ОН 1.0 × 10 −10 9,99
Фосфорная кислота H 3 PO 4 6,9 × 10 −3 2,16 6,2 × 10 −8 7,21 4.8 × 10 −13 12,32
Фосфорная кислота H 3 PO 3 5,0 × 10 −2 * 1,3 * 2,0 × 10 −7 * 6,70 *
Пирофосфорная кислота H 4 P 2 O 7 1.2 × 10 −1 0,91 7,9 × 10 −3 2,10 2,0 × 10 −7 6,70 4,8 × 10 −10 9,32
Резорцин C 6 H 4 (OH) 2 4,8 × 10 −10 9.32 7,9 × 10 −12 11,1
Селеновая кислота H 2 SeO 4 Сильный Сильный 2,0 × 10 −2 1,7
Селенистая кислота H 2 SeO 3 2.4 × 10 −3 2,62 4,8 × 10 −9 8,32
Серная кислота H 2 SO 4 Сильный Сильный 1,0 × 10 −2 1.99
Сернистая кислота H 2 SO 3 1,4 × 10 −2 1,85 6,3 × 10 −8 7,2
мезо Винная кислота C 4 H 6 O 6 6.8 × 10 −4 3,17 1,2 × 10 −5 4,91
Теллуровая кислота H 2 TeO 4 2,1 × 10 −8 ‡ 7,68 1,0 × 10 −11 ‡ 11.0
Теллуристая кислота H 2 TeO 3 5,4 × 10 −7 6,27 3,7 × 10 −9 8,43
Трихлоруксусная кислота CCl 3 CO 2 H 2.2 × 10 −1 0,66
Трифторуксусная кислота CF 3 CO 2 H 3,0 × 10 −1 0,52
* Измерено при 20 ° C, а не 25 ° C.
‡ Измерено при 18 ° C, а не 25 ° C.

Источник данных: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th Edition (2004).

Стол К

б

Таблица \ (\ PageIndex {2} \): базовые константы ионизации

Имя Формула \ (К_б \) \ (pK_b \)
Аммиак NH 3 1.8 × 10 −5 4,75
Анилин C 6 H 5 NH 2 7,4 × 10 −10 9,13
n -Бутиламин C 4 H 9 NH 2 4,0 × 10 −4 3,40
сек -Бутиламин (канал 3 ) 2 канал 2 NH 2 3.6 × 10 −4 3,44
трет -бутиламин (CH 3 ) 3 CNH 2 4,8 × 10 −4 3,32
Диметиламин (CH 3 ) 2 NH 5,4 × 10 −4 3,27
Этиламин C 2 H 5 NH 2 4.5 × 10 −4 3,35
Гидразин N 2 H 4 1,3 × 10 −6 5,9
гидроксиламин NH 2 OH 8,7 × 10 −9 8,06
Метиламин CH 3 NH 2 4.6 × 10 −4 3,34
Пропиламин C 3 H 7 NH 2 3,5 × 10 −4 3,46
Пиридин C 5 H 5 N 1,7 × 10 −9 8,77
Триметиламин (CH 3 ) 3 N 6.3 × 10 −5 4,20

Источник данных: CRC Handbook of Chemistry and Physics, 84th Edition (2004).

Роберт Э. Белфорд (Арканзасский университет Литл-Рока; факультет химии). За широту, глубину и достоверность этой работы отвечает Роберт Э. Белфорд, [email protected] Вам следует связаться с ним, если у вас возникнут какие-либо вопросы. Этот материал содержит как оригинальные материалы, так и контент, основанный на предыдущих вкладах сообщества LibreTexts и других ресурсов, включая, помимо прочего:

Как использовать стол pKa - Репетитор по органической химии

В этом уроке я хочу поговорить об основах кислотно-щелочного равновесия и о том, как мы используем его в рамках органической химии.Но прежде чем мы углубимся в детали самого кислотно-основного равновесия, давайте рассмотрим, что такое основание и что такое кислота в соответствии с разными определениями. Существует три наиболее распространенных определения кислот и оснований, и, пожалуй, самым простым является определение Аррениуса.

Аррениусовы кислоты и основания

Согласно определению Аррениуса, предложенному шведским физико-химиком Сванте Аррениусом, кислота является донором протона (H + ), в то время как основание является донором иона гидроксила (OH - ).Типичным примером кислоты Аррениуса является что-то вроде соляной кислоты (HCl). Хотя типичным примером основания Аррениуса является что-то вроде гидроксида натрия (NaOH). Как только эти частицы диссоциируют, HCl дает H + в раствор, а NaOH выделяет ион OH -.

Проблема с этим определением состоит в том, что оно чрезвычайно ограничено по своему охвату и применимо только к водным растворам. Однако в органической химии мы редко имеем дело с водными растворами.Таким образом, это определение не подходит для наших целей.

Кислоты и основания Бренстеда-Лоури

Датский физико-химик Йоханнес Бронстед и английский физико-химик Томас Лоури предложили более общее определение кислотного основания. Согласно теории Бренстеда-Лоури, кислота является донором H + , а основание - акцептором H + . Таким образом, теория может быть расширена на кислоты и основания в любых средах и не ограничивается только водными растворами.

Таким образом, кислота Бренстеда является той же разновидностью, что и кислота Аррениуса. Однако, когда дело доходит до основания, только тот вид, который принимает протон, является основанием. Итак, в гидроксиде натрия (NaOH) только OH - является основанием, а не всей молекулой. Это очень распространенная ошибка, поэтому вы можете ожидать некоторого обмана вокруг этого определения на экзамене.

Также помните, что если вид принял протон, это основа, независимо от того, как мы привыкли думать об этом. Например, если мы возьмем уксусную кислоту и протонируем ее (добавим к ней протон), то уксусная кислота будет действовать как основание в такой реакции.

Конъюгированные кислоты и основания

Теория Бренстеда-Лоури также описывает взаимосвязь между реагентами в кислотно-основной реакции и продуктами. Продукты в кислотно-основной реакции называются конъюгатами . Возьмем, к примеру, реакцию между метилацетатом (сложным эфиром) и серной кислотой. В этой реакции сложный эфир действует как основание, принимая протон, а серная кислота действует как кислота Бренстеда, предоставляя указанный протон. Как только наш сложный эфир (который является основанием на стороне реагента) принимает протон, он становится сопряженной кислотой.Точно так же, как только серная кислота теряет протон, она становится сопряженным основанием.

Таким образом, , как только кислота теряет протон, она становится сопряженным основанием . И , как только основание принимает протон, оно становится сопряженной кислотой . Помните, что когда мы говорим о конъюгатах, мы всегда говорим о продуктах специфической кислотно-основной реакции . Основание конъюгата, которое мы получили в приведенной выше реакции (HSO 4 - ), может диссоциировать дальше и быть кислотой в другой реакции.Но в данном конкретном случае ион HSO 4 - является сопряженным основанием.

Кислоты и основания Льюиса

Есть еще одна, еще более общая теория кислотного основания, предложенная американским физико-химиком Гилбертом Льюисом. Его кислотно-щелочную теорию иногда называют электронной теорией кислот и оснований. Согласно теории Льюиса, кислота является акцептором электронной пары, а основание - донором электронной пары.

Для целей этого урока я не собираюсь углубляться в детали теории Льюиса и оставлю это для другого урока.Однако в остальной части этого обсуждения я сосредоточусь исключительно на теории кислот и оснований Бренстеда-Лоури.

Сильные кислоты против слабых

Теперь, когда мы знаем, что такое кислоты и основания, давайте немного поговорим о качественной разнице между ними. А именно, я хочу посмотреть на разницу между сильными и слабыми кислотами.

Когда мы говорим, что кислота сильная, мы имеем в виду, что указанная кислота полностью диссоциирует в растворе. Точно так же, если кислота слабая, она будет только частично диссоциировать.

Ну а что это значит? Давайте посмотрим на эти два примера:

С левой стороны у меня бромистоводородная кислота (HBr), которая является очень сильной кислотой. Справа - уксусная кислота (CH 3 COOH), типичная слабая кислота. Когда сильная кислота полностью диссоциирует, это означает, что в растворе практически не останется HBr. Напротив, когда уксусная кислота диссоциирует, она не дает нам много продуктов диссоциации и в основном остается как есть.

Как определить кислотную силу?

Сказать, что одна кислота сильная, а другая слабая, - это немного махать рукой.Итак, есть ли способ, как мы можем количественно определить «сильные» и «слабые», используя какое-то числовое значение?

Для этой цели мы используем константы кислотной диссоциации (значения K a ). По определению, константа диссоциации кислоты равна отношению концентраций продукта к концентрации реагентов.

Рассмотрим это на примере диссоциации HCN:

Цианистый водород - слабая кислота, диссоциирующая лишь частично. Реагентом в этом случае является сама кислота (HCN).А продуктами являются протон (H + ) и цианид-анион (CN - ). Теперь мы можем получить выражение константы диссоциации, поместив концентрации этих частиц в уравнение для K a . А поскольку цианистый водород - слабая кислота, у нас будет очень небольшое количество наших продуктов. Это приводит к очень маленькому значению K - .

Как читать значения K

a ?

Поскольку K a представляет собой математическое выражение для состояния равновесия, его довольно легко интерпретировать.Если значение K a невелико, у нас не так много наших продуктов. Отсутствие продуктов означает отсутствие диссоциации. Отсутствие диссоциации означает слабую кислоту. Точно так же большое значение K a означает тонны продукции. Тонны продуктов - полная диссоциация. Полная диссоциация означает сильную кислоту. Довольно просто.

Проблема со значениями K a заключается в том, что это, как правило, очень уродливые числа, с которыми трудно работать, но с которыми сложно работать - помните. Поэтому, как правило, вместо этого мы будем использовать значения pKa.По определению, значение pKa является отрицательным логарифмом значения K a . Это не имеет никакого физического значения, кроме удобства.

Важной особенностью шкалы pKa является то, что она инвертирована по сравнению со шкалой K на шкалу . Таким образом, сильные кислоты будут иметь отрицательные значения pKa, тогда как слабые кислоты будут иметь положительные значения pKa.

Примеры значений pKa и способы их использования

Давайте посмотрим на несколько видов, чтобы увидеть, как значения K , и pKa сравниваются друг с другом.

На этой картинке есть метанол, уксусная кислота, метантиол и метиламин. Рядом с каждым из этих видов указаны соответствующие значения K , и pKa. Проведя быстрое сравнение этих чисел, мы можем увидеть, что уксусная кислота - самая сильная кислота среди этих молекул. Между тем, разновидность амина в самом конце представляет собой самую слабую кислоту с самым низким значением K и и, соответственно, самым высоким значением pKa. Таким образом, если бы мы хотели, например, отсортировать эти молекулы в соответствии с их кислотной силой от самой слабой до самой сильной, мы получили бы следующее:

Вопросы, подобные этому, довольно часто встречаются на экзаменах, поэтому вы можете дополнительно потренироваться, чтобы подготовиться к экзамену.

Использование значений pKa для прогнозирования состояния равновесия

Теперь мы использовали значения K , и pKa для ранжирования силы кислоты. Что еще мы можем с ними сделать?

Ну, еще один типичный вопрос, который вы встретите в тесте, - это вопрос типа «предсказать состояние равновесия». У вас будет какая-то реакция, и вам нужно будет обосновать свой подход к значениям pKa и выяснить, благоприятствует ли ваша реакция продуктам или реагентам.

Как бы вы подошли к подобному вопросу? На самом деле это довольно простая проблема.

  1. Во-первых, вам нужно определить кислоту и сопряженную кислоту в вашей реакции.
  2. Затем найдите соответствующие значения pKa в своей таблице pKa.
  3. И, наконец, сравните эти значения. Равновесие всегда в пользу более слабой кислоты!

Посмотрите на эти два примера здесь:

В первом случае сопряженное основание имеет более низкое значение pKa, поэтому равновесие благоприятствует продуктам. Во втором примере реагент кислота имеет более низкое значение pKa, что делает ее более подходящей разновидностью, таким образом, равновесие благоприятствует реагентам.

Использование значений pKa для оценки Keq реакции

Наконец, мы можем использовать значения pKa для оценки константы равновесия самой реакции. По сути, это то же самое, что сказать, какую сторону реакции поддерживает равновесие, но в количественной (то есть числовой) манере.

Например, давайте посмотрим на эту реакцию:

Первое, что нам нужно сделать, это найти кислоту и сопряженную кислоту. Затем мы найдем для них значения pKa.Мы знаем, что кислота теряет протон в кислотно-щелочной реакции, поэтому очевидно, что ацетилен слева - это наша кислота. И поскольку NH 2 - принимает этот протон, NH 3 является сопряженной кислотой.

Находя их в моей таблице pKa, я получаю следующие числа:

Основываясь на нашем разговоре, состоявшемся несколько минут назад, мы уже знаем, что это равновесие благоприятствует продуктам, поскольку значение pKa для моей конъюгированной кислоты составляет 36 по сравнению с 25 для исходной кислоты.Но насколько именно это равновесие сдвинуто?

Вот уловка: мы можем легко оценить константу равновесия, взяв 10 в степени pKa для моей конъюгированной кислоты минус pKa для исходной кислоты. Я не собираюсь утомлять вас подробностями того, как это получается. Я покажу точные детали в другом посте, или вы можете увидеть вывод в моих кислотно-щелочных заметках.

Этот расчет для этого конкретного примера дает 10 11 , что указывает на очень благоприятную реакцию.Таким образом, если раньше мы знали, что равновесие благоприятствует продуктам, то теперь мы знаем соотношение между продуктами и реагентами, и оно составляет 10 11 !

Вот еще один пример:

В данном случае мы имеем исходную кислоту, которая намного слабее сопряженной кислоты. Итак, мы знаем, что равновесие будет смещено в сторону реагентов и реакция будет неблагоприятной. Однако, подставив значения в формулу, которую я показал вам недавно, мы можем увидеть, что константа равновесия здесь равна 10 -6.5 . И мы знаем, что небольшое число для константы равновесия относится к неблагоприятной реакции.

Ознакомьтесь с вашим столом pKa

В этом уроке мы довольно широко использовали значения pKa. Итак, я хочу подчеркнуть, насколько важно ознакомиться с вашей таблицей pKa. Большинство инструкторов предоставят вам на экзамене своего рода таблицу pKa. Однако есть некоторые, которые заставят вас запомнить типичные значения и ничего вам не дадут. Убедитесь, что вы знаете, чего ожидать, и узнайте заранее, будет ли у вас на тесте таблица pKa!

Я предлагаю вам сделать копию таблицы, которую использует ваш инструктор, и положить ее под лицевую обложку связующего вещества по органической химии.Это сэкономит вам массу времени, когда вам нужно быстро найти значения pKa. И поверьте мне, в этом курсе вы довольно часто будете искать значения pKa!

Затем убедитесь, что вы знаете, как пользоваться своим столом. Некоторым инструкторам нравится использовать таблицу pKa с видами, расположенными в соответствии со значениями pKa. Лично я ненавижу их, потому что в них действительно сложно ориентироваться. Есть еще один тип, в котором таблица организована по функциональным группам. На мой взгляд, это лучшая версия, поскольку вы можете легко перемещаться по ней, зная, какое соединение и какие функциональные группы находятся перед вами.

Наконец, я настоятельно рекомендую вам запомнить типичные значения pKa для наиболее распространенных функциональных групп. Хотя большинство инструкторов скажут вам, что не нужно ничего запоминать, это не совсем так. Да, вы, вероятно, будете иметь доступ к таблице pKa во время теста. Но представьте, если бы вам приходилось перечитывать инструкции к кофеварке каждое утро, когда вы хотели сварить чашку вкусного кофе. Разве это не будет ужасной тратой времени и неудобством (особенно если вы так же сварливы утром, как я до того, как я выпил свою первую чашку).Вы определенно не захотите этого. То же самое и с таблицей pKa. Если вам придется каждый раз копаться в таблице, когда вы хотите дважды проверить значение pKa для чего-то вроде карбоновой кислоты или спирта, вы потратите много драгоценного времени на тест. И несколько моментов здесь плюс несколько моментов там складываются.

Итак, это была лишь верхушка айсберга того, как может выглядеть кислотно-щелочное равновесие. В следующем уроке мы подробнее поговорим о различных типичных экзаменационных вопросах и о том, как их решать.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *