Właściwości tlenowe, sposób ich tworzenia, nazewnictwo i przykłady



A kwas tlenowy lub oksoakwas jest trójskładnikowym kwasem składającym się z wodoru, tlenu i pierwiastka niemetalicznego, który stanowi tak zwany atom centralny. W zależności od liczby atomów tlenu, a zatem stanów utlenienia pierwiastka niemetalicznego, może powstać kilka kwasów tlenowych.

Substancje te są czysto nieorganiczne; Jednakże węgiel może tworzyć jeden z najbardziej znanych tlenków: kwas węglowy, H2CO3. Jak dowodzi sam jego wzór chemiczny, ma trzy atomy O, jeden z C i dwa z H.

Dwa atomy H H2CO3 są uwalniane do medium jako H+, co wyjaśnia jego właściwości kwasowe. Jeśli wodny roztwór kwasu węglowego zostanie podgrzany, uwolni gaz.

Ten gaz to dwutlenek węgla, CO2, cząsteczka nieorganiczna, która pochodzi ze spalania węglowodorów i oddychania komórkowego. Jeśli CO zostały zwrócone2 do pojemnika na wodę, H2CO3 uformuje się ponownie; dlatego oksokwas powstaje, gdy pewna substancja reaguje z wodą.

Ta reakcja jest obserwowana nie tylko dla CO2, ale dla innych nieorganicznych cząsteczek kowalencyjnych zwanych tlenkami kwasowymi.

Kwas octowy ma ogromną liczbę zastosowań, które trudno opisać ogólnie. Jego zastosowanie będzie zależało w ogromnym stopniu od atomu centralnego i liczby atomów tlenu.

Mogą być stosowane ze związków do syntezy materiałów, nawozów i materiałów wybuchowych, nawet do celów analitycznych lub produkcji napojów bezalkoholowych; jak w przypadku kwasu węglowego i kwasu fosforowego, H3PO4, stanowiące część składu tych napojów.

Indeks

  • 1 Charakterystyka i właściwości kwasu tlenowego
    • 1.1 Grupy hydroksylowe
    • 1.2 Centralny atom
    • 1.3 Siła kwasowa
  • 2 W jaki sposób powstają tlenki?
    • 2.1 Przykłady szkoleń
    • 2.2 Kwas tlenowy metalu
  • 3 Nazewnictwo
    • 3.1 Obliczanie wartościowości
    • 3.2 Wyznacz kwas
  • 4 Przykłady
    • 4.1 Kwas octowy grupy halogenowej
    • 4.2. Kwas octowy grupy VIA
    • 4.3 Kwas octowy boru
    • 4.4 Kwas octowy węgla
    • 4.5 Chlorki tlenowe
    • 4.6 Kwas krzemowy
  • 5 referencji

Charakterystyka i właściwości kwasu tlenowego

Grupy hydroksylowe

Górny obraz pokazuje ogólną formułę H.E.O dla kwasów tlenowych. Jak widać, ma on wodór (H), tlen (O) i centralny atom (E); że w przypadku kwasu węglowego jest węgiel, C.

Wodór w kwasach tlenowych jest zwykle związany z atomem tlenu, a nie z centralnym atomem. Kwas fosforowy, H3PO3, reprezentuje szczególny przypadek, w którym jeden z atomów wodoru jest związany z atomem fosforu; dlatego jego wzór strukturalny jest najlepiej reprezentowany jako (OH)2OPH.

Natomiast dla kwasu azotawego, HNO2, ma szkielet H-O-N = O, więc ma grupę hydroksylową (OH), która dysocjuje, uwalniając wodór.

Tak więc jedną z głównych cech tlenowego kwasu jest nie tylko to, że ma on tlen, ale także, że jest podobny do grupy OH.

Z drugiej strony, niektóre tlenowe kwasy mają tzw. Grupę okso, E = O. W przypadku kwasu fosforowego ma on grupę okso, P = O. Brakuje im atomów H, więc „nie odpowiadają” za kwasowość.

Środkowy atom

Centralny atom (E) może być lub nie być elementem elektroujemnym, w zależności od jego położenia w bloku p układu okresowego. Z drugiej strony tlen, pierwiastek nieco bardziej elektroujemny niż azot, przyciąga elektrony z wiązania OH; umożliwiając w ten sposób uwolnienie jonu H+.

E jest zatem związane z grupami OH. Po uwolnieniu jonu H+ następuje jonizacja kwasu; to znaczy nabywa ładunek elektryczny, który w jego przypadku jest ujemny. Kwas tlenowy może uwalniać tyle jonów H+ jak grupy OH mają w swojej strukturze; a im więcej jest, tym większy ładunek ujemny.

Siarka do kwasu siarkowego

Kwas siarkowy, poliprotyczny, ma wzór cząsteczkowy H2TAK4. Ta formuła może być również zapisana w następujący sposób: (OH)2TAK2, podkreślić, że kwas siarkowy ma dwie grupy hydroksylowe przyłączone do siarki, jej centralny atom.

Reakcje jego jonizacji to:

H2TAK4 => H+    +     HSO4-

Następnie uwalniane jest drugie H+ pozostałej grupy OH, wolniej do punktu, w którym można ustalić równowagę:

HSO4-    <=>   H+    +     TAK42-

Druga dysocjacja jest trudniejsza niż pierwsza, ponieważ ładunek dodatni musi być oddzielony (H+) podwójnego ładunku ujemnego (SO42-).

Siła kwasu

Siła prawie wszystkich kwasów tlenowych, które mają ten sam centralny atom (nie metal), wzrasta wraz ze wzrostem stopnia utlenienia elementu centralnego; co z kolei jest bezpośrednio związane ze wzrostem liczby atomów tlenu.

Na przykład pokazano trzy serie kwasów tlenowych, których siły kwasowości są uporządkowane od najniższej do najwyższej:

H2TAK3 < H2TAK4

HNO2 < HNO3

HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4

W większości kwasów tlenowych, które mają różne pierwiastki o tym samym stopniu utlenienia, ale należą do tej samej grupy układu okresowego, siła kwasu wzrasta bezpośrednio wraz z elektroujemnością centralnego atomu:

H2SeO3 < H2TAK3

H3PO4 < HNO3

HBrO4 < HClO4

Jak powstają tlenki?

Jak wspomniano na początku, tlenki są wytwarzane, gdy pewne substancje, zwane tlenkami kwasowymi, reagują z wodą. Zostanie to wyjaśnione za pomocą tego samego przykładu kwasu węglowego.

CO2   +    H2O     <=>    H2CO3

Tlenek kwasu + woda => kwas tlenowy

Dzieje się tak, że cząsteczka H2Lub kowalencyjnie wiąże się z CO2. Jeśli woda zostanie usunięta przez ciepło, równowaga zostanie przesunięta na regenerację CO2; to znaczy, gorący napój gazowany straci swoje musujące uczucie wcześniej niż zimny.

Z drugiej strony, tlenki kwasowe powstają, gdy pierwiastek niemetaliczny reaguje z wodą; chociaż, dokładniej, gdy element reaktywny tworzy tlenek o charakterze kowalencyjnym, którego rozpuszczanie w wodzie generuje jony H+.

Mówi się już, że jony H+ są produktem jonizacji powstałego kwasu.

Przykłady szkoleń

Tlenek chloru, Cl2O5, Reaguje z wodą, dając kwas chlorowy:

Cl2O5  +    H2O => HClO3

Tlenek siarki, SO3, Reaguje z wodą, tworząc kwas siarkowy:

TAK3   +    H2O => H2TAK4

I okresowy tlenek, ja2O7, Reaguje z wodą, tworząc kwas nadjodowy:

Ja2O7   +    H2O => HIO4

Oprócz tych klasycznych mechanizmów tworzenia kwasów tlenowych istnieją inne reakcje o tym samym celu.

Na przykład, trójchlorek fosforu, PCl3, reaguje z wodą, wytwarzając kwas fosforowy, kwas tlenowy i kwas solny, kwas fluorowcowodorowy.

PCl3    +    3H2O => H3PO3 +      HCl

Oraz pentachlorek fosforu, PCl5, reaguje z wodą, otrzymując kwas fosforowy i kwas solny.

PCl5   +    4 H2O => H3PO4    +    HCl

Metale kwasowe

Niektóre metale przejściowe tworzą tlenki kwasowe, to znaczy rozpuszczają się w wodzie, tworząc kwas tlenowy.

Tlenek manganu (VII) (bezwodny nadmanganowy) Mn2O7 a tlenek chromu (VI) to najpowszechniejsze przykłady.

Mn2O7   +    H2O => HMnO4 (kwas nadmanganowy)

CrO3      +   H2O => H2CrO4 (kwas chromowy)

Nomenklatura

Obliczanie wartościowości

Aby poprawnie nazwać tlenowy kwas, należy zacząć od określenia wartościowości lub liczby oksydacyjnej centralnego atomu E. Począwszy od ogólnej formuły HEO, bierze się pod uwagę:

-O ma wartościowość -2

-Wartościowość H wynosi +1

Mając to na uwadze, tlenowy HEO jest neutralny, więc suma ładunków wartościowości musi być równa zero. Mamy więc następującą sumę algebraiczną:

-2 + 1 + E = 0

E = 1

Dlatego wartościowość E wynosi +1.

Następnie musimy odwołać się do możliwych wartościowości, które mogą mieć E. Jeśli między jego wartościowościami są wartości +1, +3 i +4, E następnie „działa” z jego niższą wartościowością.

Nazwij kwas

Aby nazwać HEO, zaczynasz od nazywania go kwasem, po którym następuje nazwa E z przyrostkiem -ico, jeśli pracujesz z najwyższą wartościowością, u -oso, jeśli pracujesz z najniższą walencją. Gdy są trzy lub więcej, przedrostki hypo- i per- są używane w odniesieniu do najmniejszej i największej wartościowości..

Tak więc HEO nazwano by:

Kwas hipo(nazwa E)niedźwiedź

Ponieważ +1 jest najmniejszą z jego trzech wartościowości. A jeśli to był HEO2, wtedy E miałaby wartość +3 i byłaby nazywana:

Kwas (nazwa E)niedźwiedź

I w ten sam sposób dla HEO3, z E pracuje z wartościowością +5:

Kwas (nazwa E)ico

Przykłady

Poniżej znajduje się seria tlenków z ich odpowiednimi nomenklaturami.

Kwasowość kwasów halogenowych

Halogeny interweniują tworząc tlenki o wartościowości +1, +3, +5 i +7. Chlor, brom i jod mogą tworzyć 4 rodzaje kwasów tlenowych odpowiadających tym wartościowościom. Ale jedynym kwasem, który został przygotowany z fluoru, jest kwas hipofluorowy (HOF), który jest niestabilny.

Gdy kwas w grupie używa wartościowości +1, nazywa się go następująco: kwas podchlorawy (HClO); kwas bromowodorowy (HBrO); kwas hipoiodozowy (HIO); Kwas hipofluorowy (HOF).

Przy wartościowości nie używa się przedrostka +3 i używa się tylko przyrostka niedźwiedzia. Masz kwasy chlorowane (HClO2), bromoso (HBrO)2) i Yodoso (HIO)2).

Z wartościowością nie jest używany prefiks +5 i używany jest tylko przyrostek ico. Masz kwasy chlorowe (HClO3), brómico (HBrO)3) i jod (HIO)3).

Podczas pracy z wartościowością +7 używany jest prefiks per i przyrostek ico. Masz kwasy nadchlorowe (HClO4), perbromic (HBrO)4) i okresowe (HIO)4).

Kwas octowy z grupy VIA

Elementy niemetalowe z tej grupy mają jako swoje najczęstsze wartościowości -2, +2, +4 i +6, tworząc trzy tlenki w najbardziej znanych reakcjach.

Przy wartościowości +2 używany jest przedrostek hipo i przyrostek niedźwiedzia. Masz kwasy podsiarkowe (H2TAK2), hiposeleniczny (H2SeO2) i hypoteluroso (H2TeO2).

Z walencją nie jest używany prefiks +4 i używany jest przyrostek niedźwiedzia. Masz kwasy siarkawe (H2TAK3), selenious (H2SeO3) i teluroso (H)2TeO3).

A gdy pracują z wartościowością + 6, prefiks nie jest używany i używany jest przyrostek ico. Mają kwasy siarkowe (H2TAK4), selenic (H2SeO4) i telluryczne (H2TeO4).

Kwas octowy boru

Bor ma wartość +3. Masz kwasy metaboliczne (HBO2), piroboryczny (H4B2O5) i ortoboryczne (H3BO3). Różnica polega na ilości wody, która reaguje z tlenkiem borowym.

Kwasowość węgla

Węgiel ma wartościowość +2 i +4. Przykłady: o wartościowości +2, kwas węglowy (H2CO2) oraz o wartościowości +4, kwas węglowy (H2CO3).

Chlorek oksydów

Chrom ma wartościowość +2, +4 i +6. Przykłady: z walencją 2, kwas hipochromowy (H2CrO2); o wartościowości 4, kwas chromowy (H2CrO3); i o wartościowości 6, kwas chromowy (H2CrO4).

Kwas octowy krzemu

Krzem ma wartościowości -4, +2 i +4. Ma kwas metakrzemowy (H2SiO3) i kwas pirokrzemowy (H4SiO4). Zauważ, że w obu Si ma wartościowość +4, ale różnica polega na liczbie cząsteczek wody, które reagowały z jej tlenkiem kwasowym.

Referencje

  1. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia (8 wyd.). CENGAGE Learning.
  2. Edytor (6 marca 2012). Formuła i nomenklatura kwasów tlenowych. Źródło: si-educa.net
  3. Wikipedia. (2018). Oksykwas Źródło: en.wikipedia.org
  4. Steven S. Zumdahl. (2019). Oksykwas Encyclopædia Britannica. Źródło: britannica.com
  5. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 stycznia 2018). Wspólne związki oksokwasowe. Źródło: thinkco.com