Hidrácidovy charakteristiky, názvosloví, použití a příklady

Hydracidy nebo binární kyseliny jsou sloučeniny rozpuštěné ve vodě, které jsou tvořeny vodíkem a nekovovým prvkem: halogenovodíky. Jeho obecný chemický vzorec může být vyjádřen jako HX, kde H je atom vodíku, a X nekovový prvek.

X může patřit do skupiny 17, halogenů nebo do skupiny 16 prvků, které neobsahují kyslík. Na rozdíl od oxokyselin postrádají uhlovodíky kyslík. Protože hydrocidy jsou kovalentní nebo molekulární sloučeniny, je třeba zvážit vazbu H-X. To je velmi důležité a definuje vlastnosti každého hydracidu.

Co lze říci o spojení H-X? Jak může být vidět na obrázku nahoře, tam je trvalý dipólový moment produkovaný různými electronegativities mezi H a X. Protože X je obvykle více electronegative než H, to přitahuje jeho elektronický mrak a končí záporným částečným nábojem?-.

Na druhé straně, H, když dává část jeho elektronové hustoty k X, končí částečným kladným nábojem δ +. Čím negativnější je δ-, tím bohatší bude v elektronech X a větší bude elektronický nedostatek H. V závislosti na tom, který prvek je X, může být hydrazid více nebo méně polární.

Obraz také odhaluje strukturu hydracidů. H-X je lineární molekula, která může interagovat s jiným jedním z jejích konců. Čím více polární HX, jeho molekuly interagují s větší silou nebo afinitou. V důsledku toho se zvýší teploty varu nebo tání.

Interakce H-X-H-X jsou však stále dostatečně slabé, aby vznikl pevný hydrazid. Proto jsou za podmínek tlaku a okolní teploty plynné látky; s výjimkou HF, která se vypařuje nad 20 ° C.

Proč? Protože HF je schopna tvořit silné vodíkové vazby. Zatímco ostatní hydrazidy, jejichž nekovové prvky jsou méně elektronegativní, mohou být sotva v kapalné fázi pod 0 ° C. HC1, například vaří při -85 ° C.

Jsou kyselé látky hydraidní? Odpověď spočívá v částečném kladném náboji δ + na atomu vodíku. Jestliže δ + je velmi velký nebo vazba H-X je velmi slabá, pak HX bude silná kyselina; Jako u všech uhlovodíků halogenů, jakmile jsou jejich příslušné halogenidy rozpuštěny ve vodě.

Index

• 1 Charakteristika
  • 1.1 Fyzické
  • 1.2 Chemikálie
• 2 Nomenklatura
  • 2.1 Bezvodá forma
  • 2.2 Ve vodném roztoku
• 3 Jak se tvoří?
  • 3.1 Přímé rozpouštění halogenovodíků
  • 3.2 Rozpuštění solí nekovů s kyselinami
• 4 Použití
  • 4.1 Čističe a rozpouštědla
  • 4.2 Kyselé katalyzátory
  • 4.3 Činidla pro syntézu organických a anorganických sloučenin
• 5 Příklady
  • 5.1 HF, kyselina fluorovodíková
  • 5.2 H2S, sirovodík
  • 5,3 HCl, kyselina chlorovodíková
  • 5.4 HBr, kyselina bromovodíková
  • 5,5 H2Te, kyselina telurová
• 6 Odkazy

Vlastnosti

Fyzické

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

-Jsou to kuřáci, což znamená, že vydávají husté, žíravé a dráždivé výpary (některé z nich jsou dokonce nevolné). Je to proto, že molekuly HX jsou velmi těkavé a interagují s vodní párou média obklopujícího roztoky. Kromě toho, HX ve svých bezvodých formách jsou plynné sloučeniny.

-Hydracidy jsou dobrými vodiči elektřiny. Ačkoli HX jsou plynné látky za atmosférických podmínek, když se rozpouští ve vodě, uvolňují ionty (H⁺X^-), které umožňují průchod elektrického proudu.

-Jeho body varu jsou lepší než teploty jeho bezvodých forem. To znamená, že HX (ac), který označuje hydrazid, má teplotu varu vyšší než HX (g). Například, chlorovodík, HCI (g), vaří při -85 ° C, ale kyselina chlorovodíková, její hydrácido, kolem 48 ° C.

Proč? Protože molekuly HX plynu jsou obklopeny molekulami vody. Mezi nimi se mohou vyskytnout současně dva typy interakcí: vodíkové vazby, HX - H₂O-HX, nebo solvatace iontů, H₃O⁺(ac) a X^-(ac). Tato skutečnost přímo souvisí s chemickými vlastnostmi vodních kyselin.

Chemikálie

Hydrazidy jsou velmi kyselé roztoky, takže mají protony H kyseliny₃O⁺ k dispozici pro reakci s jinými látkami. Odkud H pochází?₃O⁺? Z atomu vodíku s částečným kladným nábojem δ +, který se disociuje ve vodě a končí, je kovalentně začleněn do molekuly vody:

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

Všimněte si, že rovnice odpovídá reakci, která vytváří rovnováhu. Při tvorbě X^-(ac) + H₃O⁺(ac) je termodynamicky velmi příznivý, HX uvolní svůj kyselý proton do vody; a pak s H₃O⁺ jako nový „nosič“ může reagovat s jinou sloučeninou, i když tato látka není silnou bází.

Výše uvedené vysvětluje kyselé vlastnosti hydrocidů. To je případ všech HX rozpuštěných ve vodě; ale některé vytvářejí kyselější řešení než jiné. Proč je to? Důvody mohou být velmi komplikované. Ne všechny HX (ac) upřednostňují předchozí rovnováhu doprava, to znamená směrem k X^-(ac) + H₃O⁺(ac).

Kyslost

A výjimka je pozorována u kyseliny fluorovodíkové, HF (ac). Fluor je velmi elektronegativní, proto zkracuje vzdálenost vazby H-X a posiluje ji proti jejímu roztržení působením vody..

Podobně, H-F spojení má mnohem lepší překrytí z důvodů atomových rádií. V kontrastu, H-Cl, H-Br nebo H-I vazby jsou slabší a inklinují k disociaci úplně ve vodě, k bodu lámání s rovnováhou předtím zvednutý..

Je to proto, že ostatní halogeny nebo chalkogeny (například síra) mají větší atomové poloměry, a tedy i objemnější orbitály. Výsledkem je, že vazba H-X představuje horší orbitální překrytí, protože X je větší, což má vliv na sílu kyseliny, když je v kontaktu s vodou..

Tímto způsobem je sestupné pořadí kyselosti vodíku halogenu následující: HF< HCl

Nomenklatura

Bezvodá forma

Jak se jmenují hydracidy? V jejich bezvodých formách, HX (g), oni by měli být zmíněni jak diktoval pro halogenovodíky vodíku: tím, že přidá příponu -uro ke konci jejich jmén \ t.

Například, HI (g) sestává z halogenidu (nebo hydride) tvořeného vodíkem a jódem, od této doby jeho jméno je: yod \ turo vodíku. Protože nekovy jsou obecně více elektronegativní než vodík, má oxidační číslo +1. Na druhé straně, v NaH má oxidační číslo -1.

To je další nepřímý způsob diferenciace molekulárních hydridů z halogenů nebo halogenovodíků z jiných sloučenin.

Jakmile HX (g) přichází do styku s vodou, je znázorněn jako HX (ac) a potom hydrazid.

Ve vodném roztoku

Pro pojmenování hydrazidu, HX (ac), musí být přípona -uro jeho bezvodých forem nahrazena příponou -hydric. A to musí být v první řadě zmíněno jako kyselina. Tudíž pro předchozí příklad, HI (ac) je pojmenován jako: acid yodvody.

Jak se tvoří?

Přímé rozpouštění halogenovodíků

Hydrazidy mohou být vytvořeny jednoduchým rozpuštěním odpovídajících halogenovodíků ve vodě. Toto může být reprezentováno následující chemickou rovnicí:

HX (g) => HX (ac)

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

Existuje však syntetická metoda, která je výhodná, protože používá jako surovinu soli nebo minerální látky, které se rozpouštějí při nízkých teplotách se silnými kyselinami..

Rozpuštění solí nekovů s kyselinami

Pokud se stolní sůl NaCl rozpustí v koncentrované kyselině sírové, nastane následující reakce:

NaCl (s) + H₂SO₄(ac) => HCI (ac) + NaHSO₄(ac)

Kyselina sírová daruje jednu ze svých kyselých protonů aniontu Cl^-, přeměnou na kyselinu chlorovodíkovou. Z této směsi může unikat chlorovodík, HCl (g), protože je velmi těkavý, zejména pokud je jeho koncentrace ve vodě velmi vysoká. Další vyrobenou solí je síran sodný, NaHSO₄.

Dalším způsobem výroby je nahradit kyselinu sírovou koncentrovanou kyselinou fosforečnou:

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

H₃PO₄ reaguje stejným způsobem jako H₂SO₄, produkující kyselinu chlorovodíkovou a fosfát sodný. Zdrojem aniontu Cl je NaCl^-, aby se syntetizovaly ostatní hydrazidy, potřebujete soli nebo minerály, které obsahují F^-, Br^-, Já^-, S^2-, atd..

Ale použití H₂SO₄ nebo H₃PO₄ bude záviset na jeho oxidační síle. H₂SO₄ Jedná se o velmi silné oxidační činidlo, které oxiduje i Br^- a já^- na jeho molekulární formy Br₂ a já₂; první je načervenalá kapalina a druhá fialová pevná látka. Proto H₃PO₄ představuje výhodnou alternativu v takové syntéze.

Použití

Čističe a rozpouštědla

Hydracidy jsou v podstatě používány k rozpouštění různých typů látek. Je to proto, že jsou silnými kyselinami a umírněně mohou čistit jakýkoliv povrch.

Jejich kyselé protony se přidávají ke sloučeninám nečistot nebo nečistot, což je činí rozpustnými ve vodném médiu a jsou pak odváděny vodou..

V závislosti na chemické povaze uvedeného povrchu může být použit hydrazid nebo jiný. Například kyselina fluorovodíková nemůže být použita k čištění skla, protože ji okamžitě rozpustí. Kyselina chlorovodíková se používá k odstranění skvrn na dlaždicích bazénu.

Jsou také schopny rozpouštět horniny nebo pevné vzorky a poté používat pro analytické nebo výrobní účely v malých nebo velkých měřítcích. Při iontoměničové chromatografii se zředěná kyselina chlorovodíková používá k čištění kolony zbývajících iontů.

Kyselé katalyzátory

Některé reakce vyžadují velmi kyselá řešení k jejich urychlení a zkrácení času, který nastane. Zde vstupují hydraidy.

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

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 lze syntetizovat: fluoridy, chloridy, jodidy, bromidy, selenidy, sulfidy a další sloučeniny více.

Tyto halogenidy mohou mít velmi různorodé aplikace. Například mohou být použity pro syntézu polymerů, jako je teflon; nebo meziprodukty, ze kterých budou atomy halogenu začleněny do molekulárních struktur určitých léčiv.

Předpokládejme molekulu CH₃CH₂OH, ethanol, reaguje s HC1 za vzniku ethylchloridu:

CH₃CH₂OH + HC1 => CH₃CH₂Cl + H₂O

Každá z těchto reakcí skrývá mechanismus a mnoho aspektů, které jsou uvažovány v organické syntéze.

Příklady

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

HF, kyselina fluorovodíková

Hydraulický binár, jehož molekuly H-F tvoří silné vodíkové vazby, do takové míry, že ve vodě je slabou kyselinou.

H₂S, sirovodík

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

Jeho H-S-H úhlové molekuly netvoří znatelné vodíkové můstky a mohou být detekovány jejich charakteristickým zápachem zkažených vajec.

HC1, kyselina chlorovodíková

Jedna z nejznámějších kyselin v populární kultuře. Je to součást složení žaludeční šťávy přítomné v žaludku a spolu s trávicími enzymy degraduje potravu..

HBr, kyselina bromovodíková

Jako kyselina jodovodíková se plynná fáze skládá z lineárních molekul H-Br, které se disociují v iontech H⁺ (H₃O⁺) a Br^- když vstoupí do vody.

H₂Te, kyselina telurová

Ačkoli telur má určitý kovový charakter, jeho hydrazide vydává nepříjemné a vysoce jedovaté páry, takový jako kyselina selenhydric..

Stejně jako ostatní hydrazidy chalkogenidů (ze skupiny 16 periodické tabulky), v roztoku produkuje anion Te^2-, takže její valence je -2.

Odkazy

1. Clark J. (22. dubna 2017). Kyslost halogenidů vodíku. Zdroj: 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. Citováno z: thoughtco.com
4. Pan D. Scott. Chemický vzorec psaní a názvosloví. [PDF] Citováno z: celinaschools.org
5. Madhusha (9. února 2018). Rozlišovat mezi binárními kyselinami a kyselinami. Zdroj: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Kyselina chlorovodíková Zdroj: en.wikipedia.org
7. Natalie Andrewsová (24. dubna 2017). Použití kyseliny jodovodíkové. Zdroj: sciencing.com
8. StudiousGuy (2018). Kyselina fluorovodíková: Důležitá použití a aplikace. Zdroj: studiousguy.com