HIDRACIDI: ZNAČILNOSTI, NOMENKLATURA, UPORABE IN PRIMERI - KEMIJA - 2026

V halogenovodikovo ali binarni kisline raztopimo v vodni zmesi, sestavljene iz vodika in nekovinskih elementov: halidi vodika. Njegova splošna kemijska formula se lahko izrazi kot HX, kjer je H atom vodika in X je nekovinski element.

X lahko pripada skupini 17, halogenom ali elementom skupine 16, ne da bi vključeval kisik. Hidracidi za razliko od oksokislin nimajo kisika. Ker so hidracidi kovalentne ali molekularne spojine, je treba upoštevati HX vez. To je zelo pomembno in določa lastnosti vsakega hidracida.

Vir: Gabriel Bolívar

Kaj pa povezava HX? Kot je razvidno iz zgornje slike, obstaja trajni produkt dipolnega momenta različnih elektronegativnosti med H in X. Ker je X običajno bolj elektronegativen od H, privlači svoj elektronski oblak in konča z negativnim delnim nabojem δ-.

Po drugi strani pa H, ki daje del svoje elektronske gostote X, konča s pozitivnim delnim nabojem δ +. Bolj negativni δ-, bogatejši je z elektroni X in večje je pomanjkanje elektronov H. Zato je hidracid lahko bolj ali manj polarn.

Slika razkriva tudi strukturo hidracidov. HX je linearna molekula, ki lahko na enem od svojih koncev komunicira z drugo. Bolj kot je polarni HX, močnejše ali afinitetnejše bodo njegove molekule. Posledično se bodo njegove točke vrelišča ali tališča povečale.

Vendar so interakcije HX-HX še vedno dovolj šibke, da lahko ustvarijo trden hidracid. Zaradi tega so pod pritiskom in temperaturo okolice plinaste snovi; Z izjemo HF, ki izhlapi nad 20 ° C.

Zakaj? Ker je HF sposoben tvoriti močne vodikove vezi. Medtem ko so drugi hidracidi, katerih nekovinski elementi so manj elektronegativni, komajda so v tekoči fazi pod 0 ° C. HCl na primer vre pri približno -85 ° C.

Ali so hidracidi kisle snovi? Odgovor leži v pozitivnem delnem naboju δ + na atomu vodika. Če je δ + zelo velik ali je vezava HX zelo šibka, bo HX močna kislina; Kot pri vseh halogenovih hidroksidnih kislinah se tudi njihovi halogenidi raztopijo v vodi.

značilnosti

Fizično

-Vidno so vsi hidracidi transparentne raztopine, saj so HX zelo topni v vodi. Lahko imajo rumenkaste tone glede na koncentracije raztopljenega HX.

-To so kadilci, kar pomeni, da oddajajo goste, jedke in dražeče hlape (nekateri med njimi celo slabost). To je zato, ker so molekule HX zelo hlapne in v mediju, ki obdaja raztopine, medsebojno delujejo z vodno paro. Poleg tega so HX v brezvodnih oblikah plinaste spojine.

-Hidracidi so dobri prevodniki električne energije. Čeprav so HX plinaste vrste v atmosferskih pogojih, se ob raztapljanju v vodi sproščajo ioni (H ⁺ X ^- ), ki omogočajo prehod električnega toka.

-Vrelišča vrelišča so višja od brezvodnih oblik. To pomeni, da HX (ac), ki označuje hidracid, vre pri temperaturah nad HX (g). Na primer, klorovodik HCl (g) vre pri -85 ° C, klorovodikova kislina pa njen hidracid, okoli 48 ° C.

Zakaj? Ker so plinaste molekule HX obdane z vodo. Dve vrsti interakcij lahko pride hkrati: vodikove vezi, HX - H ₂ O - HX, ali ion solvatacija H ₃ O ⁺ (aq) in je X ^- (aq). To dejstvo je neposredno povezano s kemijskimi lastnostmi hidracidov.

Kemična

Hydracids so zelo kisle raztopine, tako da imajo kisle protone H ₃ O ⁺ voljo reagirajo z drugimi snovmi. Od kod H ₃ O ⁺ ? Iz vodikovega atoma s pozitivnim delnim nabojem δ +, ki disocira v vodi in se kovalentno vključi v molekulo vode:

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

Upoštevajte, da enačba ustreza reakciji, ki vzpostavi ravnovesje. Ko je tvorba X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq) je termodinamsko izrazito prednost, HX bo sprostil svojo kislo proton v vodo; in potem, s H ₃ O ⁺ kajti njegov novi "nosilec", reagira z drugo spojino, čeprav ta ni močna baza.

Zgoraj pojasnjujejo kisle lastnosti hidracidov. To velja za vse HX, raztopljene v vodi; vendar nekateri ustvarjajo bolj kisle raztopine kot drugi. Kaj je to? Razlogi so lahko zelo zapleteni. Ni vse HX (ac) podpirajo navedeni ravnotežje proti desni, torej v smeri X ^- (ac) + H ₃ O ⁺ (AC).

Kislost

In izjemo opazimo pri fluorovodikovi kislini, HF (aq). Fluor je zelo elektronegativan, zato skrajša razdaljo HX vezi in jo okrepi proti njenemu razpadu z delovanjem vode.

Prav tako se HF vez zaradi razlogov atomskega polmera veliko bolje prekriva. Po drugi strani so vezi H-Cl, H-Br ali HI šibkejše in ponavadi popolnoma disociirajo v vodi, tako da se poruši ravnovesje, dvignjeno zgoraj.

To je zato, ker imajo drugi halogeni ali halogeni (na primer žveplo) večje atomske polmere in s tem večje orbite. Posledično ima HX vez slabše orbitalno prekrivanje, ker je X večji, kar posledično vpliva na silo kisline pri stiku z vodo.

Tako je padajoči vrstni red kislosti za hidrokisline halogena naslednji: HF <HCl

Nomenklatura

Brezvodna oblika

Kako se imenujejo hidracidi? V njihovih brezvodnih oblikah HX (g) jih je treba omeniti kot narekovane za vodikove halogenide: tako da na koncu svojih imen dodate pripono –uro.

Na primer, HI (g) je sestavljen iz halida (ali hidrida), ki ga tvorita vodik in jod, zato je njegovo ime: vodikov jodid . Ker so nemetali na splošno bolj elektronegativni od vodika, ima oksidacijsko število +1. V NaH pa ima vodik oksidacijsko število -1.

To je še en posredni način razlikovanja molekulskih hidridov od halogenov ali vodikovih halogenidov od drugih spojin.

Ko HX (g) pride v stik z vodo, je predstavljen kot HX (ac) in nato dobimo hidracid.

V vodni raztopini

Če želimo poimenovati hidracid, HX (ac), je treba pripono –uro njegovih brezvodnih oblik nadomestiti s pripono –hidrično. In jih je treba najprej omeniti kot kisline. Tako je za zgornji primer imenovan HI (aq) kot: jodna kisla voda .

Kako nastajajo?

Neposredno raztapljanje vodikovih halogenidov

Hidracidi se lahko tvorijo s preprosto raztapljanjem ustreznih vodikovih halogenidov v vodi. To je lahko predstavljeno z naslednjo kemijsko enačbo:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) je v vodi zelo topen, tako da ni ravnovesja topnosti, za razliko od njegove ionske disociacije, da sprošča kisle protone.

Vendar pa je prednostna sintetična metoda, saj kot surovine uporablja soli ali minerale in jih pri nizkih temperaturah raztopi z močnimi kislinami.

Raztapljanje soli nekovin s kislinami

Če namizno sol NaCl raztopimo s koncentrirano žveplovo kislino, pride do naslednje reakcije:

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

Žveplova kislina podari enega od svojih kislih protonov Cl ^- kloridnemu anionu in ga tako pretvori v klorovodikovo kislino. Klorovodikov HCl (g) lahko iz te mešanice uide, ker je zelo hlapljiv, še posebej, če je njegova koncentracija v vodi zelo visoka. Druga proizvedena sol je natrijev kislin sulfat, NaHSO ₄ .

Drugi način za njegovo proizvodnjo je nadomeščanje žveplove kisline s koncentrirano fosforno kislino:

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

H ₃ PO ₄ reagira na enak način kot H ₂ SO ₄ , pri čemer nastane klorovodikova kislina in natrijev diacidni fosfat. NaCl je vir Cl ^- aniona , tako da so za sintezo drugih hidracidov, soli ali mineralov, ki vsebujejo F ^- , Br ^- , I ^- , S ^2- , itd.

Ampak, uporaba H ₂ SO ₄ ali H ₃ PO _4, je odvisno od njegove oksidativnega moči. H ₂ SO ₄ je zelo močan oksidant, do te mere, da oksidira nekatere Br ^- in I ^- njihovim Br ₂ in I ₂ molekularne oblike ; prva je rdečkasta tekočina, druga pa škrlatna trdna snov. Zato, H ₃ PO ₄ predstavlja želeno alternativo v takih sintezah.

Prijave

Čistila in topila

Hidracidi se v bistvu uporabljajo za raztapljanje različnih vrst snovi. To je zato, ker so močne kisline in zmerno lahko čistijo katero koli površino.

Njeni kisli protoni se dodajo spojinam nečistoč ali umazanije, zaradi česar so topne v vodnem mediju in jih nato odnese voda.

Glede na kemijsko naravo omenjene površine lahko uporabimo en hidracid ali drugo. Na primer, fluorovodikove kisline ni mogoče uporabiti za čiščenje stekla, saj ga bo topilo na mestu. Klorovodikova kislina se uporablja za odstranjevanje madežev s ploščic bazena.

Prav tako so sposobni raztapljati kamnine ali trdne vzorce in jih nato uporabiti za analitične ali proizvodne namene na majhnih ali velikih lestvicah. V kromatografiji z ionsko izmenjavo se razredčena klorovodikova kislina uporablja za čiščenje kolone preostalih ionov.

Kislinski katalizatorji

Nekatere reakcije potrebujejo zelo kisle raztopine, da jih pospešijo in skrajšajo čas, ki se zgodi. Tukaj pridejo hidracidi.

Primer tega je uporaba hidrojodne kisline pri sintezi ledene ocetne kisline. Naftna industrija potrebuje tudi hidracide v rafinerijskih postopkih.

Reagenti za sintezo organskih in anorganskih spojin

Hidracidi ne zagotavljajo samo kislih protonov, temveč tudi njihove anione. Ti anioni lahko reagirajo z organsko ali anorgansko spojino in tvorijo specifičen halogenid. Na ta način jih je mogoče sintetizirati: fluoride, kloride, jodide, bromide, selenide, sulfide in druge spojine.

Ti halidi imajo lahko zelo raznoliko uporabo. Na primer, lahko jih uporabimo za sintezo polimerov, kot je teflon; ali posrednike, iz katerih bodo atomi halogena vključeni v molekularne strukture nekaterih zdravil.

Recimo molekula CH ₃ CH ₂ OH, etanol, reagira s HCl, da se tvori etil klorid:

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

Vsaka od teh reakcij skriva mehanizem in številne vidike, ki jih obravnavamo v organskih sintezah.

Primeri

Za hidracide ni veliko primerov, saj je število možnih spojin naravno omejeno. Zaradi tega so spodaj navedeni nekateri dodatni hidracidi z njihovo nomenklaturo (kratica (ac) se ne upošteva):

HF, fluorovodikova kislina

Binarni hidracid, katerega molekule HF tvorijo močne vodikove vezi, do te mere, da je v vodi šibka kislina.

H

Za razliko od do takrat obravnavanih hidracidov je večatomen, torej ima več kot dva atoma, kljub temu pa je še naprej binarni, saj je sestavljen iz dveh elementov: žvepla in vodika.

Njene kotne molekule MSM ne tvorijo pomembnih vodikovih vezi in jih je mogoče zaznati po značilnem gnilem jajčnem vonju.

HCl, klorovodikova kislina

Ena najbolj znanih kislin v popularni kulturi. Je celo del sestave želodčnega soka, ki je prisoten v želodcu in skupaj s prebavnimi encimi razgradijo hrano.

HBr, bromovodikova kislina

Kot jodovodikova, v plinski fazi, da sestoji iz linearnega H-Br molekul, ki disociira v H ⁺ (H ₃ O ⁺ ) in Br ^- ioni , ko se vnese vodo.

H

Čeprav ima telur določen kovinski značaj, njegov hidracid oddaja neprijetne in zelo strupene hlape, kot je vodikov selenid.

Tako kot drugi hidracidi halkogenidov (iz skupine 16 periodične tabele) tudi v raztopini proizvaja anion Te ^2- , tako da je njegova valenca -2.

Reference

1. Clark J. (22. april 2017). Kislost vodikovih halogenidov. Pridobljeno: chem.libretexts.org
2. Lumen: Uvod v kemijo. Binarne kisline. Izvedeno iz: groups.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, dr. (22. junij 2018). Opredelitev binarne kisline. Pridobljeno: misel.com
4. G. D. Scott. Pisanje kemijske formule in nomenklatura. . Pridobljeno: celinaschools.org
5. Madhusha. (9. februar 2018). Razlikovati med binarnimi kislinami in oksiacidi. Pridobljeno: pediaa.com
6. Wikipedija. (2018). Hidracidna kislina. Pridobljeno: es.wikipedia.org
7. Natalie Andrews. (24. april 2017). Uporaba hidridne kisline. Pridobljeno: sciaching.com
8. StudiousGuy. (2018). Fluorovodikova kislina: pomembne uporabe in uporabe. Pridobljeno: studiousguy.com