Charakterystyka Hidrácidos, nazewnictwo, zastosowania i przykłady



The Hydrakidy lub kwasy dwuskładnikowe są związkami rozpuszczonymi w wodzie, które składają się z wodoru i pierwiastka niemetalicznego: halogenków wodoru. Jego ogólny wzór chemiczny można wyrazić jako HX, gdzie H jest atomem wodoru, a X pierwiastkiem niemetalicznym.

X może należeć do grupy 17, halogeny lub do grupowania 16 elementów nie zawierających tlenu. W przeciwieństwie do kwasów okso, węglowodory nie zawierają tlenu. Ponieważ hydrocidy są związkami kowalencyjnymi lub cząsteczkowymi, należy rozważyć wiązanie H-X. Ma to ogromne znaczenie i określa cechy każdego hydracydu.

Co można powiedzieć o łączu H-X? Jak widać na powyższym obrazku, istnieje stały moment dipolowy wytwarzany przez różne elektroujemności między H i X. Ponieważ X jest zwykle bardziej elektroujemny niż H, przyciąga on swoją elektroniczną chmurę i kończy się ujemnym ładunkiem cząstkowym δ-.

Z drugiej strony, H, przynosząc część swojej gęstości elektronowej do X, kończy się częściowym ładunkiem dodatnim δ +. Im bardziej ujemny jest δ-, tym bogatszy w elektrony będzie X, a większy będzie niedobór elektroniczny H. Dlatego, w zależności od tego, który element jest X, hydrazyd może być mniej lub bardziej polarny.

Obraz ujawnia także strukturę hydracydów. H-X jest cząsteczką liniową, która może oddziaływać z innym na jednym ze swoich końców. Im bardziej polarny HX, tym jego cząsteczki oddziałują z większą siłą lub powinowactwem. W rezultacie twoje temperatury wrzenia lub topnienia wzrosną.

Jednak interakcje H-X-H-X są wciąż wystarczająco słabe, aby wytworzyć stały hydrazyd. Dlatego w warunkach ciśnienia i temperatury otoczenia występują substancje gazowe; z wyjątkiem HF, który odparowuje powyżej 20ºC.

Dlaczego? Ponieważ HF jest zdolny do tworzenia silnych wiązań wodorowych. Podczas gdy inne hydrazydy, których pierwiastki niemetaliczne są mniej elektroujemne, prawie nie mogą być w fazie ciekłej poniżej 0 ° C. Na przykład HCl wrze w -85 ° C.

Czy substancje kwasowe są hydracidowane? Odpowiedź leży w częściowym ładunku dodatnim δ + na atomie wodoru. Jeśli δ + jest bardzo duże lub wiązanie H-X jest bardzo słabe, wówczas HX będzie silnym kwasem; Tak jak w przypadku wszystkich węglowodorów halogenowych, po rozpuszczeniu ich odpowiednich halogenków w wodzie.

Indeks

  • 1 Charakterystyka
    • 1.1 Fizyczne
    • 1.2 Substancja chemiczna
  • 2 Nazewnictwo
    • 2.1 Postać bezwodna
    • 2.2 W roztworze wodnym
  • 3 Jak powstają?
    • 3.1 Bezpośrednie rozpuszczanie halogenowodorków
    • 3.2 Rozpuszczanie soli niemetali z kwasami
  • 4 zastosowania
    • 4.1 Środki czyszczące i rozpuszczalniki
    • 4.2 Katalizatory kwasowe
    • 4.3 Odczynniki do syntezy związków organicznych i nieorganicznych
  • 5 Przykłady
    • 5.1 HF, kwas fluorowodorowy
    • 5.2 H2S, siarkowodór
    • 5.3 HCl, kwas solny
    • 5.4 HBr, kwas bromowodorowy
    • 5,5 H2Te, kwas tellurowy
  • 6 referencji

Funkcje

Fizyczne

-Widoczne wszystkie kwasy wodne są przezroczystymi roztworami, ponieważ HX są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie. Mogą mieć żółtawe odcienie w zależności od stężenia rozpuszczonego HX.

-Są palaczami, co oznacza, że ​​wydzielają gęste, żrące i drażniące opary (niektóre z nich są nawet mdłe). Dzieje się tak, ponieważ cząsteczki HX są bardzo lotne i oddziałują z parą wodną ośrodka otaczającego roztwory. Ponadto HX w postaci bezwodnej są związkami gazowymi.

-Hydrakidy są dobrymi przewodnikami elektryczności. Chociaż HX są substancjami gazowymi w warunkach atmosferycznych, kiedy rozpuszczają się w wodzie, uwalniają jony (H+X-), które umożliwiają przepływ prądu elektrycznego.

-Jego temperatury wrzenia są lepsze niż w przypadku postaci bezwodnych. Oznacza to, że HX (ac), który oznacza hydrazyd, wrze w temperaturach wyższych niż HX (g). Na przykład, chlorowodór, HCl (g), wrze w -85 ° C, ale kwas solny, jego hydrácido, około 48 ° C.

Dlaczego? Ponieważ cząsteczki gazu HX są otoczone cząsteczkami wody. Między nimi mogą występować jednocześnie dwa rodzaje interakcji: wiązania wodorowe, HX - H2O - HX, lub solwatacja jonów, H3O+(ac) i X-(ac). Fakt ten jest bezpośrednio związany z właściwościami chemicznymi wodorokwasów.

Chemikalia

Hydrazydy są bardzo kwaśnymi roztworami, więc mają protony kwasu H3O+ dostępny do reagowania z innymi substancjami. Skąd pochodzi H?3O+? Atom wodoru z częściowym ładunkiem dodatnim δ +, który dysocjuje w wodzie i kończy się kowalencyjnie w cząsteczce wody:

HX (ac) + H2O (l) <=> X-(ac) + H3O+(ac)

Zauważ, że równanie odpowiada reakcji, która ustanawia równowagę. Kiedy powstanie X-(ac) + H3O+(ac) jest bardzo uprzywilejowany termodynamicznie, HX uwolni swój kwaśny proton do wody; a potem to z H3O+ jako nowy „nośnik” może reagować z innym związkiem, nawet jeśli ten drugi nie jest mocną podstawą.

Powyższe wyjaśnia właściwości kwasowe hydrocydów. Tak jest w przypadku wszystkich HX rozpuszczonych w wodzie; ale niektóre generują więcej kwaśnych roztworów niż inne. Dlaczego tak jest Powody mogą być bardzo skomplikowane. Nie wszystkie HX (ac) faworyzują poprzednią równowagę w prawo, to znaczy w kierunku X-(ac) + H3O+(ac).

Kwasowość

Wyjątek obserwuje się w kwasie fluorowodorowym, HF (ac). Fluor jest bardzo elektroujemny, dlatego skraca odległość wiązania H-X, wzmacniając go przed jego pęknięciem przez działanie wody.

Podobnie, połączenie H-F ma znacznie lepsze nakładanie się ze względów radiowych atomowych. W przeciwieństwie do tego, wiązania H-Cl, H-Br lub H-I są słabsze i mają tendencję do całkowitego dysocjacji w wodzie, do punktu zerwania z równowagą wcześniej podniesioną.

Dzieje się tak dlatego, że inne halogeny lub chalkogeny (na przykład siarka) mają większe promienie atomowe, a zatem większe objętości orbitali. W rezultacie wiązanie H-X przedstawia gorsze nakładanie się orbity, ponieważ X jest większy, co z kolei ma wpływ na siłę kwasu w kontakcie z wodą..

W ten sposób malejąca kolejność kwasowości wodorów halogenów jest następująca: HF< HCl

Nomenklatura

Postać bezwodna

Jak nazywa się hydrakidy? W postaciach bezwodnych, HX (g), należy je wymienić jako dyktowane dla halogenowodorków: przez dodanie przyrostka -uro na końcu ich nazw.

Na przykład HI (g) składa się z halogenku (lub wodorku) utworzonego przez wodór i jod, stąd jego nazwa: yoduro wodoru. Ponieważ niemetale są generalnie bardziej elektroujemne niż wodór, ma liczbę oksydacyjną +1. Z drugiej strony w NaH wodór ma liczbę oksydacyjną -1.

Jest to kolejny pośredni sposób na odróżnienie wodorków molekularnych od halogenów lub halogenków wodoru od innych związków.

Gdy HX (g) wchodzi w kontakt z wodą, jest on reprezentowany jako HX (ac), a następnie hydrazyd jest.

W roztworze wodnym

Aby nazwać hydrazyd, HX (ac), przyrost -uro jego bezwodnych form musi zostać zastąpiony przyrostkiem -hydric. W pierwszej kolejności należy to wymienić jako kwas. Tak więc w poprzednim przykładzie HI (ac) ma nazwę: acid yodwoda.

Jak powstają?

Bezpośrednie rozpuszczanie halogenowodorków

Hydrazydy można tworzyć przez proste rozpuszczenie ich odpowiednich halogenków wodoru w wodzie. Można to przedstawić za pomocą następującego równania chemicznego:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) jest bardzo dobrze rozpuszczalny w wodzie, więc nie ma równowagi rozpuszczalności, w przeciwieństwie do jego dysocjacji jonowej w celu uwolnienia protonów kwasowych.

Istnieje jednak metoda syntetyczna, która jest preferowana, ponieważ wykorzystuje sole lub minerały jako surowiec, rozpuszczając je w niskich temperaturach za pomocą silnych kwasów.

Rozpuszczanie soli niemetali z kwasami

Jeśli sól kuchenną NaCl rozpuszcza się w stężonym kwasie siarkowym, zachodzi następująca reakcja:

NaCl (s) + H2TAK4(ac) => HCl (ac) + NaHSO4(ac)

Kwas siarkowy przekazuje jeden ze swoich protonów kwasowych anionowi chlorku Cl-, przekształcenie go w kwas solny. Z tej mieszaniny można uwolnić chlorowodór, HCl (g), ponieważ jest bardzo lotny, zwłaszcza jeśli jego stężenie w wodzie jest bardzo wysokie. Inną produkowaną solą jest kwaśny siarczan sodu, NaHSO4.

Innym sposobem produkcji jest zastąpienie kwasu siarkowego stężonym kwasem fosforowym:

NaCl (s) + H3PO4(ac) => HCl (ac) + NaH2PO4(ac)

H3PO4 reaguje tak samo jak H2TAK4, wytwarzanie kwasu solnego i fosforanu sodu. NaCl jest źródłem anionu Cl-, aby zsyntetyzować inne hydrazydy potrzebujesz soli lub minerałów zawierających F-, Br-, Ja-, S2-, itd..

Ale użycie H2TAK4 lub H3PO4 będzie zależeć od jego siły utleniającej. H2TAK4 Jest bardzo silnym środkiem utleniającym, do tego stopnia, że ​​utlenia nawet Br- i ja- do postaci molekularnych Br2 i ja2; pierwszy jest czerwonawym płynem, a drugi purpurowym ciałem stałym. Dlatego H3PO4 stanowi korzystną alternatywę w takiej syntezie.

Używa

Środki czyszczące i rozpuszczalniki

Hydracidy w istocie służą do rozpuszczania różnych rodzajów materii. Dzieje się tak, ponieważ są one mocnymi kwasami i z umiarem mogą czyścić każdą powierzchnię.

Ich protony kwasowe są dodawane do związków zanieczyszczeń lub brudu, dzięki czemu są rozpuszczalne w środowisku wodnym, a następnie odprowadzane przez wodę.

W zależności od charakteru chemicznego wspomnianej powierzchni można zastosować hydrazyd lub inny. Na przykład kwasu fluorowodorowego nie można używać do czyszczenia szkła, ponieważ natychmiast go rozpuści. Kwas solny służy do usuwania plam z płytek basenowych.

Są również zdolne do rozpuszczania skał lub próbek stałych, a następnie wykorzystywane do celów analitycznych lub produkcyjnych w małych lub dużych skalach. W chromatografii jonowymiennej rozcieńczony kwas solny stosuje się do czyszczenia kolumny pozostałych jonów.

Katalizatory kwasowe

Niektóre reakcje wymagają bardzo kwaśnych roztworów w celu ich przyspieszenia i skrócenia czasu. Tu wchodzą hydrakidy.

Przykładem tego jest użycie kwasu jodowodorowego w syntezie lodowatego kwasu octowego. Przemysł naftowy potrzebuje również hydracydów w procesach rafineryjnych.

Odczynniki do syntezy związków organicznych i nieorganicznych

Hydrakidy nie tylko dostarczają protonów kwasowych, ale także ich odpowiednie aniony. Te aniony mogą reagować ze związkiem organicznym lub nieorganicznym, tworząc specyficzny halogenek. W ten sposób można syntetyzować: fluorki, chlorki, jodki, bromki, selenki, siarczki i inne związki więcej.

Te halogenki mogą mieć bardzo różnorodne zastosowania. Na przykład mogą być użyte do syntezy polimerów, takich jak Teflon; lub pośrednicy, z których atomy fluorowca zostaną włączone do struktur molekularnych niektórych leków.

Załóż cząsteczkę CH3CH2OH, etanol, reaguje z HCl z wytworzeniem chlorku etylu:

CH3CH2OH + HCl => CH3CH2Cl + H2O

Każda z tych reakcji ukrywa mechanizm i wiele aspektów rozważanych w syntezie organicznej.

Przykłady

Nie ma wielu dostępnych przykładów hydrazydów, ponieważ liczba możliwych związków jest naturalnie ograniczona. Z tego powodu niektóre dodatkowe hydrakidy są wymienione poniżej wraz z odpowiednią nomenklaturą (skrót (ac) jest ignorowany):

HF, kwas fluorowodorowy

Układ binarny hydrauliczny, którego cząsteczki H-F tworzą silne wiązania wodorowe, do tego stopnia, że ​​w wodzie jest słabym kwasem.

H2S, siarkowodór

W przeciwieństwie do hydracydów rozpatrywanych do tej pory, jest wieloatomowy, to znaczy ma więcej niż dwa atomy, jednak nadal jest dwójkowy, ponieważ ma dwa elementy: siarkę i wodór.

Jego cząsteczki kątowe H-S-H nie tworzą znaczących mostków wodorowych i mogą być wykryte przez ich charakterystyczny zapach zgniłych jaj.

HCl, kwas solny

Jeden z najbardziej znanych kwasów w kulturze popularnej. Włącznie, jest częścią składu soku żołądkowego, obecnego w żołądku, a wraz z enzymami trawiennymi rozkłada żywność.

HBr, kwas bromowodorowy

Podobnie jak kwas jodowodorowy, faza gazowa składa się z liniowych cząsteczek H-Br, które dysocjują w jonach H+ (H3O+) i Fr.- kiedy wejdą do wody.

H2Te, kwas tellurowy

Chociaż tellur ma pewien charakter metaliczny, jego hydrazyd wydziela nieprzyjemne i wysoce trujące opary, takie jak kwas selenowodorowy.

Podobnie jak inne hydrazydy chalkogenków (z grupy 16 układu okresowego), w roztworze wytwarza się anion Te2-, więc jego wartościowość wynosi -2.

Referencje

  1. Clark J. (22 kwietnia 2017). Kwasowość halogenków wodoru. Źródło: chem.libretexts.org
  2. Lumen: Wprowadzenie do chemii. Kwasy binarne. Zrobione z: course.lumenlearning.com
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 czerwca 2018 r.). Definicja kwasu binarnego. Źródło: thinkco.com
  4. Pan D. Scott. Pisanie i nazewnictwo formuł chemicznych. [PDF] Źródło: celinaschools.org
  5. Madhusha (9 lutego 2018 r.). Rozróżnij między kwasami binarnymi a kwasami tlenowymi. Źródło: pediaa.com
  6. Wikipedia. (2018). Kwas wodorowy Źródło: en.wikipedia.org
  7. Natalie Andrews (24 kwietnia 2017). Zastosowania kwasu jodowodorowego. Źródło: sciencing.com
  8. StudiousGuy (2018). Kwas fluorowodorowy: ważne zastosowania i zastosowania. Źródło: studiousguy.com