Hidrácidosove charakteristiky, názvoslovie, použitia a príklady

hidrácidos alebo binárne kyseliny sú zlúčeniny rozpustené vo vode, ktoré sa skladajú z vodíka a nekovového prvku: halogenovodíkov. Všeobecný chemický vzorec sa môže vyjadriť ako HX, kde H je atóm vodíka a X nekovový prvok.

X môže patriť do skupiny 17, halogénov alebo do skupín 16, ktoré neobsahujú kyslík. Na rozdiel od oxo kyselín, uhľovodíky nemajú kyslík. Pretože hydrocídy sú kovalentné alebo molekulárne zlúčeniny, mala by sa zvážiť väzba H-X. To má veľký význam a definuje vlastnosti každého hydracidu.

Čo možno povedať o H-X linke? Ako je možné vidieť na obrázku vyššie, existuje permanentný dipólový moment produkovaný rôznymi elektronegativitami medzi H a X. Pretože X je zvyčajne viac elektronegatívny ako H, priťahuje svoj elektronický oblak a končí záporným čiastkovým nábojom δ-.

Na druhej strane, H, keď dáva časť svojej elektrónovej hustoty na X, končí čiastočným pozitívnym nábojom δ +. Čím viac je negatív δ-, tým bohatší je v elektrónoch X a tým väčšia bude elektronická deficiencia H. V závislosti od toho, ktorý prvok je X, môže byť hydrazid viac alebo menej polárny.

Obraz tiež odhaľuje štruktúru hydracidov. H-X je lineárna molekula, ktorá môže interagovať s iným jedným z jej koncov. Čím viac polárny HX, jeho molekuly interagujú s väčšou silou alebo afinitou. V dôsledku toho sa zvýšia teploty varu alebo teploty topenia.

Interakcie H-X-H-X sú však stále dostatočne slabé na to, aby vznikol pevný hydrazid. Preto sú za podmienok tlaku a teploty okolia plynné látky; okrem HF, ktorý sa odparuje nad 20 ° C.

Prečo? Pretože HF je schopný vytvárať silné vodíkové väzby. Zatiaľ čo ostatné hydrazidy, ktorých nekovové prvky sú menej elektronegatívne, môžu sotva byť v kvapalnej fáze pod 0 ° C. HCI, napríklad pri teplote -85 ° C.

Sú kyslé látky hydraidné? Odpoveď leží v čiastočnom kladnom náboji δ + na vodíkovom atóme. Ak je ô + veľmi veľký alebo väzba H-X je veľmi slabá, potom HX bude silná kyselina; Ako u všetkých uhľovodíkov halogénov, potom sú ich halogenidy rozpustené vo vode.

index

• 1 Charakteristiky
  • 1.1 Fyzické
  • 1.2 Chemické látky
• 2 Nomenklatúra
  • 2.1 Bezvodá forma
  • 2.2 Vo vodnom roztoku
• 3 Ako sa tvoria?
  • 3.1 Priame rozpúšťanie halogenovodíkov
  • 3.2 Rozpustenie solí nekovov s kyselinami
• 4 Použitie
  • 4.1 Čistiace prostriedky a rozpúšťadlá
  • 4.2 Kyslé katalyzátory
  • 4.3 Činidlá na syntézu organických a anorganických zlúčenín
• 5 Príklady
  • 5.1 HF, kyselina fluorovodíková
  • 5.2 H2S, sírovodík
  • 5,3 HCl, kyselina chlorovodíková
  • 5.4 HBr, kyselina bromovodíková
  • 5,5 H2Te, kyselina telurová
• 6 Referencie

rysy

fyzický

-Viditeľne sú všetky hydrokyseliny transparentnými roztokmi, pretože HX sú veľmi rozpustné vo vode. Môžu mať žltkasté tóny podľa koncentrácií rozpusteného HX.

-Sú to fajčiari, čo znamená, že vydávajú husté, žieravé a dráždivé pary (niektoré z nich sú dokonca nevoľné). Je to preto, že molekuly HX sú veľmi prchavé a interagujú s vodnou parou média obklopujúceho roztoky. Okrem toho, HX vo svojich bezvodých formách sú plynné zlúčeniny.

-Hydracidy sú dobrými vodičmi elektriny. Hoci HX sú plynné látky pri atmosférických podmienkach, keď sa rozpúšťajú vo vode, uvoľňujú ióny (H⁺X^-), ktoré umožňujú prechod elektrického prúdu.

-Jeho body varu sú lepšie ako teploty jeho bezvodých foriem. To znamená, že HX (ac), ktorý označuje hydrazid, varí pri teplotách vyšších ako HX (g). Napríklad chlorovodík, HCl (g), varí pri teplote -85 ° C, ale kyselina chlorovodíková, jej hydrácido, približne 48 ° C.

Prečo? Pretože molekuly plynu HX sú obklopené molekulami vody. Medzi nimi môžu nastať súčasne dva typy interakcií: vodíkové väzby, HX - H₂O-HX alebo solvatácia iónov, H₃O⁺(ac) a X^-(Aq). Táto skutočnosť priamo súvisí s chemickými vlastnosťami hydrokyselín.

chemický

Hydrazidy sú veľmi kyslé roztoky, takže majú protóny H kyseliny₃O⁺ reagovať s inými látkami. Odkiaľ pochádza H?₃O⁺? Z atómu vodíka s čiastočným pozitívnym nábojom δ +, ktorý sa disociuje vo vode a končí sa kovalentne inkorporovaný do molekuly vody:

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

Všimnite si, že rovnica zodpovedá reakcii, ktorá vytvára rovnováhu. Pri vzniku X^-(ac) + H₃O⁺(ac) je termodynamicky veľmi obľúbená, HX uvoľní svoj kyslý protón do vody; a potom s H₃O⁺ ako nový "nosič" môže reagovať s inou zlúčeninou, aj keď táto nie je silnou bázou.

Vyššie uvedené vysvetľuje kyslé vlastnosti hydrocídov. To je prípad všetkých HX rozpustených vo vode; ale niektoré vytvárajú kyslejšie roztoky ako iné. Prečo je to? Dôvody môžu byť veľmi komplikované. Nie všetky HX (ac) uprednostňujú predchádzajúcu rovnováhu doprava, to znamená smerom k X^-(ac) + H₃O⁺(Aq).

kyslosť

A výnimka je pozorovaná v kyseline fluorovodíkovej, HF (ac). Fluór je veľmi elektronegatívny, preto skracuje vzdialenosť väzby H-X a posilňuje ju proti jej roztrhnutiu pôsobením vody..

Podobne, H-F prepojenie má oveľa lepšie prekrytie z dôvodov atómových rádií. Naproti tomu H-Cl, H-Br alebo H-I väzby sú slabšie a majú tendenciu úplne sa disociovať vo vode, až do bodu, kedy sa rovnováha predtým zvýšila..

Je to preto, že ostatné halogény alebo chalkogény (napríklad síra) majú väčšie atómové polomery, a teda objemnejšie orbitály. Výsledkom je, že väzba H-X predstavuje horšie prekrytie orbity, pretože X je väčšie, čo má vplyv na silu kyseliny, keď je v kontakte s vodou..

Týmto spôsobom klesajúce poradie kyslosti vodíkov halogénov je nasledujúce: HF< HCl

názvoslovie

Bezvodá forma

Ako sa nazývajú hydracidy? V ich bezvodých formách, HX (g), by mali byť uvedené ako diktované pre halogenidy vodíka: pridaním prípony -uro na koniec ich mien.

Napríklad, HI (g) pozostáva z halogenidu (alebo hydridu) tvoreného vodíkom a jódom, preto jeho názov je: yodzubor vodíka. Pretože nekovy sú všeobecne elektronegatívnejšie ako vodík, má oxidačné číslo +1. Na druhej strane v NaH má vodík oxidačné číslo -1.

To je ďalší nepriamy spôsob odlíšenia molekulárnych hydridov od halogénov alebo od halogenovodíkov od iných zlúčenín.

Akonáhle sa HX (g) dostane do styku s vodou, je znázornený ako HX (ac) a potom hydrazid.

Vo vodnom roztoku

Ak chcete pomenovať hydrazid, HX (ac), prípona -uro jeho bezvodých foriem musí byť nahradená príponou -hydric. Na prvom mieste musí byť uvedená ako kyselina. Teda pre predchádzajúci príklad, HI (ac) je pomenovaný ako: acid yodvoda.

Ako sa tvoria?

Priame rozpúšťanie halogenovodíkov

Hydrazidy sa môžu tvoriť jednoduchým rozpúšťaním zodpovedajúcich halogenovodíkov vo vode. Toto môže byť reprezentované nasledujúcou chemickou rovnicou:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) je veľmi rozpustný vo vode, takže na rozdiel od jeho iónovej disociácie na uvoľňovanie kyslých protónov neexistuje rovnováha rozpustnosti..

Existuje však syntetická metóda, ktorá je výhodná, pretože používa ako surovinu soli alebo minerály, pričom ich rozpúšťa pri nízkych teplotách pri silných kyselinách..

Rozpustenie solí nekovov s kyselinami

Ak sa stolová soľ NaCl rozpustí s koncentrovanou kyselinou sírovou, uskutoční sa nasledujúca reakcia: \ t

NaCl (s) + H₂SW₄(ac) => HCI (ac) + NaHSO₄(Aq)

Kyselina sírová daruje jednu zo svojich kyslých protónov na anión chloridu chloričitého^-, premena na kyselinu chlorovodíkovú. Z tejto zmesi môže uniknúť chlorovodík, HCl (g), pretože je veľmi prchavý, najmä ak je jeho koncentrácia vo vode veľmi vysoká. Ďalšou vyrobenou soľou je síran sodný, NaHSO₄.

Ďalším spôsobom výroby je nahradenie kyseliny sírovej koncentrovanou kyselinou fosforečnou:

NaCl (s) + H₃PO₄(ac) => HCI (ac) + NaH₂PO₄(Aq)

H₃PO₄ reaguje rovnakým spôsobom ako H₂SW₄, kyseliny chlorovodíkovej a fosforečnanu sodného. Zdrojom aniontu Cl je NaCl^-, aby ste syntetizovali ostatné hydrazidy, potrebujete soli alebo minerály, ktoré obsahujú F^-, br^-, ja^-, S^2-, etc.

Ale použitie H₂SW₄ alebo H₃PO₄ bude závisieť od jeho oxidačnej sily. H₂SW₄ Je to veľmi silné oxidačné činidlo až do tej miery, že oxiduje aj Br^- a ja^- na jeho molekulárne formy Br₂ a ja₂; prvá je načervenalá kvapalina a druhá fialová tuhá látka. Preto H₃PO₄ predstavuje výhodnú alternatívu pri takejto syntéze.

aplikácie

Čistiace prostriedky a rozpúšťadlá

Hydracidy sa v podstate používajú na rozpúšťanie rôznych druhov látok. Je to preto, že sú silnými kyselinami a v miernosti môžu čistiť akýkoľvek povrch.

Ich kyslé protóny sa pridávajú k zlúčeninám nečistôt alebo nečistôt, čo ich robí rozpustnými vo vodnom médiu a potom sa odvádzajú vodou..

V závislosti od chemickej povahy uvedeného povrchu sa môže použiť hydrazid alebo iný. Napríklad kyselina fluorovodíková nemôže byť použitá na čistenie skla, pretože ju okamžite rozpustí. Kyselina chlorovodíková sa používa na odstránenie škvŕn na dlaždiciach bazéna.

Sú tiež schopné rozpúšťať horniny alebo pevné vzorky a potom sa používajú na analytické alebo výrobné účely v malých alebo veľkých šupinách. Pri ionexovej chromatografii sa na čistenie kolóny zvyšných iónov používa zriedená kyselina chlorovodíková.

Kyslé katalyzátory

Niektoré reakcie vyžadujú veľmi kyslé riešenia na ich urýchlenie a skrátenie času. Toto je miesto, kde vstupujú hydracidy.

Príkladom je použitie kyseliny jodovodíkovej pri syntéze ľadovej kyseliny octovej. Ropný priemysel potrebuje v rafinérskych procesoch aj hydracidy.

Činidlá na syntézu organických a anorganických zlúčenín

Hydracidy poskytujú nielen kyslé protóny, ale aj ich príslušné anióny. Tieto anióny môžu reagovať s organickou alebo anorganickou zlúčeninou za vzniku špecifického halogenidu. Týmto spôsobom možno syntetizovať: fluoridy, chloridy, jodidy, bromidy, selenidy, sulfidy a ďalšie zlúčeniny viac.

Tieto halogenidy môžu mať veľmi rôznorodé použitie. Napríklad sa môžu použiť na syntézu polymérov, ako je teflón; alebo medziprodukty, z ktorých budú atómy halogénu začlenené do molekulárnych štruktúr určitých liečiv.

Predpokladajme, že molekula CH₃CH₂OH, etanol, reaguje s HCl za vzniku etylchloridu:

CH₃CH₂OH + HCl => CH₃CH₂Cl + H₂O

Každá z týchto reakcií skrýva mechanizmus a mnoho aspektov, ktoré sú uvažované v organickej syntéze.

Príklady

Nie je k dispozícii mnoho príkladov pre hydrazidy, pretože počet možných zlúčenín je prirodzene obmedzený. Z tohto dôvodu sú niektoré ďalšie hydracidy uvedené nižšie s príslušnou nomenklatúrou (skratka (ac) sa ignoruje):

HF, kyselina fluorovodíková

Hydraulické binárne, ktorých molekuly H-F tvoria silné vodíkové väzby, do takej miery, že vo vode je slabá kyselina.

H₂S, sírovodík

Na rozdiel od doposiaľ uvažovaných hydracidov je polyatomický, to znamená, že má viac ako dva atómy, je však naďalej binárny, pretože ide o dva prvky: síru a vodík.

Jeho uhlové molekuly H-S-H netvoria významné vodíkové mostíky a môžu byť detegované ich charakteristickým zápachom z hniloby..

HCl, kyselina chlorovodíková

Jedna z najznámejších kyselín v populárnej kultúre. Je to súčasť zloženia žalúdočnej šťavy prítomnej v žalúdku a spolu s tráviacimi enzýmami degraduje potravu..

HBr, kyselina bromovodíková

Ako kyselina jodovodíková sa plynná fáza skladá z lineárnych H-Br molekúl, ktoré sa disociujú v H iónoch⁺ (H₃O⁺) a Br^- keď vstúpia do vody.

H₂Te, kyselina telurová

Hoci telúr má určitý kovový charakter, jeho hydrazid vydáva nepríjemné a vysoko jedovaté výpary, ako je kyselina selenová..

Podobne ako ostatné hydrazidy chalkogenidov (zo skupiny 16 periodickej tabuľky), v roztoku vzniká anión Te^2-, takže jeho valencia je -2.

referencie

1. Clark J. (22. apríla 2017). Kyslosť halogenidov vodíka. Zdroj: chem.libretexts.org
2. Lumen: Úvod do chémie. Binárne kyseliny. Prevzaté z: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. júna 2018). Definícia binárnej kyseliny. Zdroj: thinkco.com
4. Pán D. Scott. Chemické písanie a názvoslovie. [PDF]. Zdroj: celinaschools.org
5. Madhusha. (9. februára 2018). Rozlišovať medzi binárnymi kyselinami a kyslíkatými kyselinami. Zdroj: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Kyselina chlorovodíková Zdroj: en.wikipedia.org
7. Natalie Andrews (24. apríl 2017). Použitie kyseliny jodovodíkovej. Zdroj: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). Kyselina fluorovodíková: Dôležité použitia a aplikácie. Zdroj: studiousguy.com