HYDRACIDY: VLASTNOSTI, NÁZVOSLOVÍ, POUŽITÍ A PŘÍKLADY - CHEMIE - 2025

Tyto halogenovodíkové nebo binární kyseliny se rozpustí ve vodě sloučenin, které se skládají z vodíku a nekovových prvků: halogenovodíků. Jeho obecný chemický vzorec může být vyjádřen jako HX, kde H je atom vodíku a X je nekovový prvek.

X může patřit do skupiny 17, atomů halogenu nebo do prvků skupiny 16, aniž by obsahoval kyslík. Na rozdíl od oxokyselin nemají hydracidy kyslík. Protože hydracidy jsou kovalentní nebo molekulární sloučeniny, je třeba vzít v úvahu HX vazbu. To je velmi důležité a definuje vlastnosti každého hydracidu.

Zdroj: Gabriel Bolívar

A co HX odkaz? Jak je vidět na obrázku výše, existuje trvalý dipólový momentový produkt různých elektronegativit mezi H a X. Protože X je obvykle elektronegativnější než H, přitahuje svůj elektronový mrak a končí záporným částečným nábojem δ-.

Na druhé straně, H, poskytující část své elektronové hustoty X, končí kladným částečným nábojem 5 +. Čím negativnější δ- je, tím bohatší bude na elektrony X a tím větší bude nedostatek elektronů H. Proto v závislosti na tom, který prvek X je, může být hydracid více či méně polární.

Obrázek také ukazuje strukturu hydracidů. HX je lineární molekula, která může interagovat s jinou na jednom ze svých konců. Čím je polární HX, tím silnější nebo afinitnější budou jeho molekuly interagovat. V důsledku toho se jeho teplota varu nebo teploty tání zvýší.

Interakce HX-HX jsou však stále dostatečně slabé, aby vedly k vytvoření pevného hydracidu. Z tohoto důvodu jsou za podmínek tlaku a okolní teploty plynné látky; S výjimkou HF, která se vypařuje nad 20 ° C.

Proč? Protože HF je schopen vytvářet silné vodíkové vazby. Zatímco ostatní hydracidy, jejichž nekovové prvky jsou méně elektronegativní, mohou být stěží v kapalné fázi pod 0 ° C. HCl, například, vaří při asi -85 ° C.

Jsou hydracidy kyselé látky? Odpověď spočívá v kladném částečném náboji 5 + na atom vodíku. Pokud je 5 + velmi velké nebo HX vazba je velmi slabá, pak HX bude silná kyselina; Jako u všech hydrokyselin halogenů, jakmile se jejich příslušné halogenidy rozpustí ve vodě.

vlastnosti

Fyzický

- Viditelně jsou všechny hydracidy průhlednými roztoky, protože HX jsou velmi dobře rozpustné ve vodě. Mohou mít nažloutlé tóny podle koncentrací rozpuštěného HX.

-Jsou to kuřáci, což znamená, že vydávají husté, leptavé a dráždivé výpary (některé z nich jsou dokonce nevolné). Důvodem je to, že molekuly HX jsou velmi těkavé a interagují s vodní parou v médiu obklopujícím roztoky. Kromě toho jsou HX ve svých bezvodých formách plynné sloučeniny.

-Hydracidy jsou dobré vodiče elektřiny. Přestože HX jsou plynné látky za atmosférických podmínek, při rozpuštění ve vodě uvolňují ionty (H ⁺ X ^-), které umožňují průchod elektrického proudu.

-Jeho body varu jsou vyšší než u bezvodých forem. To znamená, že HX (ac), který označuje hydracid, vaří při teplotách vyšších než HX (g). Například chlorovodík, HC1 (g), má teplotu varu při –85 ° C, ale kyselina chlorovodíková, její hydracid, kolem 48 ° C.

Proč? Protože plynné molekuly HX jsou obklopeny molekulami vody. Dva typy interakcí může nastat současně: vodíkové vazby, HX - H ₂ O - HX nebo solvatace iontů, H ₃ O ⁺ (aq) a X ^- (aq). Tato skutečnost přímo souvisí s chemickými vlastnostmi hydracidů.

Chemikálie

Hydracidy jsou velmi kyselé roztoky, takže mají k dispozici kyselé protony H ₃ O ^+, které reagují s jinými látkami. Odkud ^pochází H ₃ O ⁺ ? Z atomu vodíku s kladným částečným nábojem 5 +, který se disociuje ve vodě a končí kovalentním začleněním do molekuly vody:

HX (aq) + H ₂ O (l) <=> X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

Všimněte si, že rovnice odpovídá reakci, která vytváří rovnováhu. Když se tvorba X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq) je termodynamicky velmi oblíbené, HX uvolní svůj kyselý proton, do vody; a pak může s H ₃ O ⁺ jako svým novým "nosičem" reagovat s jinou sloučeninou, i když tato není silnou bází.

Výše uvedené vysvětluje kyselé vlastnosti hydracidů. To je případ všech HX rozpuštěných ve vodě; ale některé generují více kyselých roztoků než jiné. Co je to? Důvody mohou být velmi komplikované. Ne všechny HX (ac) zvýhodňují výše uvedenou rovnováhu směrem doprava, tj. Směrem k X ^- (ac) + H ₃ O ⁺ (ac).

Kyselost

Výjimka je pozorována v kyselině fluorovodíkové, HF (aq). Fluor je velmi elektronegativní, proto zkracuje vzdálenost vazby HX a posiluje ji proti jejímu rozkladu působením vody.

Rovněž vazba HF má mnohem lepší překrývání z důvodů atomového poloměru. Na druhé straně jsou vazby H-Cl, H-Br nebo HI slabší a mají tendenci se zcela disociovat ve vodě, až do okamžiku, kdy dojde k porušení výše uvedené rovnováhy.

Je tomu tak proto, že ostatní halogeny nebo chalkogeny (například síra) mají větší atomové poloměry, a tedy větší orbitaly. V důsledku toho HX vazba vykazuje slabší orbitální překrytí, protože X je větší, což zase ovlivňuje sílu kyseliny při kontaktu s vodou.

Tedy, klesající pořadí kyselosti pro hydrokyseliny halogenů je následující: HF <HC1

Nomenklatura

Bezvodá forma

Jak se jmenují hydracidy? Ve svých bezvodých formách, HX (g), musí být uvedeny jako diktované pro halogenovodíky: přidáním přípony –uro na konec svých jmen.

Například, HI (g) sestává z halogenidu (nebo hydridu) tvořeného vodíkem a jodem, proto jeho název je: jodovodík. Protože nekovy jsou obecně elektronegativnější než vodík, má oxidační číslo +1. Na druhé straně v hydrogenu má vodík oxidační číslo -1.

Toto je další nepřímý způsob rozlišování molekulárních hydridů od halogenů nebo halogenovodíků od jiných sloučenin.

Jakmile HX (g) přijde do kontaktu s vodou, je reprezentována jako HX (ac) a získá se hydracid.

Ve vodném roztoku

Pro pojmenování hydracidu, HX (ac), musí být přípona –uro jeho bezvodých forem nahrazena příponou –hydric. A jako první by měly být uvedeny jako kyseliny. Pro výše uvedený příklad je tedy HI (aq) pojmenován jako: jódová voda.

Jak se formují?

Přímé rozpouštění halogenovodíků

Hydracidy mohou být vytvořeny jednoduchým rozpuštěním odpovídajících halogenidů vodíku ve vodě. Toto může být reprezentováno následující chemickou rovnicí:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) je velmi rozpustný ve vodě, takže neexistuje rovnováha rozpustnosti, na rozdíl od jeho iontové disociace při uvolňování kyselých protonů.

Existuje však syntetická metoda, která je výhodná, protože používá jako surovinu soli nebo minerály a při nízkých teplotách je rozpouští se silnými kyselinami.

Rozpouštění solí nekovů kyselinami

Pokud se stolní sůl NaCl rozpustí s koncentrovanou kyselinou sírovou, nastane následující reakce:

NaCl (y) + H ₂ SO ₄ (vodný) => HCl (aq) + NaHSO ₄ (aq)

Kyselina sírová věnuje jeden ze svých kyselých protonů aniontu Cl ^- chloridu, čímž se převádí na kyselinu chlorovodíkovou. Chlorovodík, HC1 (g), může z této směsi uniknout, protože je velmi těkavý, zejména pokud je jeho koncentrace ve vodě velmi vysoká. Druhá sůl vyrábí, kyselina, sodná sulfát, NaHSO ₄.

Dalším způsobem, jak jej vyrobit, je nahradit kyselinu sírovou koncentrovanou kyselinou fosforečnou:

NaCl (y) + H ₃ PO ₄ (vodný) => HCl (aq) + NaH ₂ PO ₄ (vodný)

H ₃ PO ₄ reaguje stejným způsobem jako H ₂ SO ₄, produkující kyselinu chlorovodíkovou a sodík-dikyselina fosfátů. NaCl je zdrojem Cl ^- anion, aby se syntetizovat jiné hydracids, soli nebo minerály, které obsahují F ^-, Br ^-, I ^-, S ², atd. Je zapotřebí.

Avšak, použití H ₂ SO _4, nebo H ₃ PO _4, bude záviset na jeho oxidační sílu. H ₂ SO ₄ je velmi silné oxidační činidlo, do té míry, že se oxiduje i Br ^- a I ^- jejich Br ₂ a I ₂ molekulárních forem; první je načervenalá kapalina a druhá fialová pevná látka. Z tohoto důvodu, H ₃ PO ₄ představuje preferovanou alternativu v takových syntéz.

Aplikace

Čističe a rozpouštědla

Hydracidy se v zásadě používají k rozpuštění různých typů látek. Je to proto, že jsou to silné kyseliny a mohou umírnit jakýkoli povrch.

Její kyselé protony se přidávají ke sloučeninám nečistot nebo nečistot, což je činí rozpustnými ve vodném médiu a poté je voda odvádí.

V závislosti na chemické povaze uvedeného povrchu může být použit jeden hydracid nebo jiný. Kyselinu fluorovodíkovou nelze například použít k čištění skla, protože ji na místě rozpustí. Kyselina chlorovodíková se používá k odstranění skvrn z dlaždic bazénu.

Jsou také schopni rozpouštět horniny nebo pevné vzorky a poté je používat pro analytické nebo produkční účely v malém nebo velkém měřítku. V iontoměničové chromatografii se zředěná kyselina chlorovodíková používá k čištění kolony zbývajících iontů.

Kyselé katalyzátory

Některé reakce vyžadují vysoce kyselé roztoky, aby se urychlily a zkrátily doby, kdy k nim dojde. Zde přicházejí hydracidy.

Příkladem toho je použití kyseliny jodovodíkové při syntéze ledové kyseliny octové. Ropný průmysl potřebuje také hydracidy v rafinérských procesech.

Činidla pro syntézu organických a anorganických sloučenin

Hydracidy poskytují nejen kyselé protony, ale také jejich příslušné anionty. Tyto anionty mohou reagovat s organickou nebo anorganickou sloučeninou za vzniku specifického halogenidu. Tímto způsobem je lze syntetizovat: fluoridy, chloridy, jodidy, bromidy, selenidy, sulfidy a další sloučeniny.

Tyto halogenidy mohou mít velmi rozmanité aplikace. Například je lze použít k syntéze polymerů, jako je teflon; nebo meziprodukty, ze kterých budou atomy halogenu začleněny do molekulárních struktur určitých léčiv.

Předpokládejme, že molekuly CH ₃ CH ₂ OH, ethanol, reaguje s kyselinou chlorovodíkovou za vzniku ethyl-chloridu:

CH ₃ CH ₂ OH + HCl => CH ₃ CH ₂ Cl + H ₂ O

Každá z těchto reakcí skrývá mechanismus a mnoho aspektů, které jsou zvažovány v organických syntézách.

Příklady

Pro hydracidy není k dispozici mnoho příkladů, protože počet možných sloučenin je přirozeně omezen. Z tohoto důvodu jsou níže uvedeny některé další hydracidy s příslušnou nomenklaturou (zkratka (ac) se ignoruje):

HF, kyselina fluorovodíková

Binární hydracid, jehož molekuly HF tvoří silné vodíkové vazby, do té míry, že ve vodě je slabou kyselinou.

H

Na rozdíl od dosud uvažovaných hydracidů je polyatomický, to znamená, že má více než dva atomy, ale je i nadále binární, protože se jedná o dva prvky: síru a vodík.

Její úhlové molekuly MSM netvoří znatelné vodíkové vazby a mohou být detekovány podle jejich charakteristického shnilého vaječného pachu.

HCI, kyselina chlorovodíková

Jedna z nejznámějších kyselin v populární kultuře. Je dokonce součástí složení žaludeční šťávy přítomné v žaludku a společně s trávicími enzymy degradují potravu.

HBr, kyselina bromovodíková

Podobně jako kyselina jodovodíková se v plynné fázi skládá z lineárních molekul H-Br, které se při vstupu do vody disociují na H ⁺ (H ₃ O ⁺) a Br ^- ionty.

H

Ačkoli telur má určitý kovový charakter, jeho hydracid uvolňuje nepříjemné a vysoce jedovaté páry, jako je selenid vodíku.

Stejně jako ostatní hydracidy chalkogenidů (ze skupiny 16 periodické tabulky) vytváří v roztoku anion Te ^2-, takže jeho valence je -2.

Reference

1. Clark J. (22. dubna 2017). Kyselina halogenovodíků. Obnoveno z: chem.libretexts.org
2. Lumen: Úvod do chemie. Binární kyseliny. Převzato z: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. června 2018). Definice binární kyseliny. Obnoveno z: thinkco.com
4. Pan D. Scott. Psaní chemického vzorce a nomenklatura.. Obnoveno z: celinaschools.org
5. Madhusha. (9. února 2018). Rozlišujte mezi binárními kyselinami a kyslíky. Obnoveno z: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Kyselina chlorovodíková. Obnoveno z: es.wikipedia.org
7. Natalie Andrewsová. (24. dubna 2017). Použití kyseliny jodovodíkové. Obnoveno z: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). Kyselina fluorovodíková: důležitá použití a aplikace. Obnoveno z: studiousguy.com