Vlastnosti hydrakridu, nomenklatura, použití a příklady

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

X může patřit do skupiny 17, halogenů nebo k prvkům skupiny 16 bez zahrnutí kyslíku. Na rozdíl od oxokyselin chybí hydracidům kyslík. Jelikož jsou hydrokraidy kovalentní nebo molekulární sloučeniny, je třeba vzít v úvahu vazbu H-X. To má velký význam a definuje vlastnosti každého hydracidu..

A co vazba H-X? Jak je vidět na obrázku výše, existuje stálý produkt dipólového momentu různých elektronegativit mezi H a X. Protože X je obvykle více elektronegativní než H, přitahuje svůj elektronický mrak a končí záporným částečným nábojem δ-.

Na druhou stranu, tím, že dáme část své elektronové hustoty X, skončí s kladným částečným nábojem δ +. Čím zápornější δ-, tím bohatší na elektrony X bude a tím větší bude nedostatek elektronů H. Proto, v závislosti na tom, který prvek X je, může být hydracid víceméně polární.

Obrázek také odhaluje strukturu hydracidů. H-X je lineární molekula, která může na jednom ze svých konců interagovat s jinou. Čím více je polární HX, tím silněji nebo s afinitou budou jeho molekuly interagovat. Ve výsledku se zvýší jeho teplota varu nebo tání.

Interakce H-X-H-X jsou však stále dostatečně slabé, aby vedly k pevné hydracidě. Z tohoto důvodu se za podmínek tlaku a teploty okolí jedná o plynné látky; S výjimkou HF, který se odpařuje nad 20 ° C.

Proč? Protože HF je schopen vytvářet silné vodíkové vazby. Zatímco ostatní hydracidy, jejichž nekovové prvky jsou méně elektronegativní, těžko mohou být v kapalné fázi pod 0 ° C. Například HCl se vaří při asi -85 ° C.

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

Rejstřík článků

• 1 Funkce
  • 1.1 Fyzické
  • 1.2 Chemie
• 2 Názvosloví
  • 2.1 Bezvodá forma
  • 2.2 Ve vodném roztoku
• 3 Jak se tvoří?
  • 3.1 Přímé rozpouštění halogenovodíku
  • 3.2 Rozpouštění solí nekovů kyselinami
• 4 použití
  • 4.1 Čisticí prostředky a rozpouštědla
  • 4.2 Kyselé katalyzátory
  • 4.3 Činidla pro syntézu organických a anorganických sloučenin
• 5 příkladů
  • 5,1 HF, kyselina fluorovodíková
  • 5,2 H2S, sirovodík
  • 5,3 HCl, kyselina chlorovodíková
  • 5,4 HBr, kyselina bromovodíková
  • 5,5 H2Te, kyselina tellurová
• 6 Reference

Vlastnosti

Fyzický

-Je zřejmé, že všechny hydracidy jsou průhledná řešení, 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 dýmy (některé z nich jsou dokonce nevolné). Je to proto, že molekuly HX jsou velmi těkavé a interagují s vodní párou v prostředí obklopujícím roztoky. Kromě toho jsou HX ve svých bezvodých formách plynné sloučeniny..

-Hydracidy jsou dobrým vodičem elektřiny. Ačkoli HX jsou za atmosférických podmínek plynné druhy, po rozpuštění ve vodě uvolňují ionty (H⁺X^-), které umožňují průchod elektrického proudu.

-Jeho teploty varu jsou vyšší než u jejích bezvodých forem. To znamená, že HX (ac), který označuje hydracid, se vaří při teplotách nad HX (g). Například chlorovodík, HCl (g), se vaří při -85 ° C, ale kyselina chlorovodíková, její hydracid, kolem 48 ° C..

Proč? Protože plynné molekuly HX jsou obklopeny molekulami vody. Mohou nastat dva typy interakcí současně: vodíkové vazby, HX - H_dvaO - HX nebo iontová solvatace, H₃NEBO⁺(ac) a X^-(ac). Tato skutečnost přímo souvisí s chemickými vlastnostmi hydracidů..

Chemikálie

Hydracidy jsou velmi kyselé roztoky, takže mají kyselé protony H₃NEBO⁺ k dispozici pro reakci s jinými látkami. Kde je H₃NEBO⁺? Z atomu vodíku s kladným částečným nábojem δ +, který se disociuje ve vodě a nakonec je kovalentně inkorporován do molekuly vody:

HX (aq) + H_dvaO (l) <=> X^-(ac) + H₃NEBO⁺(ac)

Všimněte si, že rovnice odpovídá reakci, která nastoluje rovnováhu. Když vznik X^-(ac) + H₃NEBO⁺(ac) je termodynamicky velmi oblíbený, HX uvolní svůj kyselý proton do vody; a pak tento, s H₃NEBO⁺ jako nový „nosič“ může reagovat s jinou sloučeninou, i když druhá není silná báze.

Výše uvedené vysvětluje kyselé vlastnosti hydracidů. To je případ všech HX rozpuštěných ve vodě; ale některé generují kyselější roztoky než jiné. Co to je? Důvody mohou být velmi komplikované. Ne všechny HX (ac) upřednostňují přední rovnováhu směrem doprava, to znamená směrem k X^-(ac) + H₃NEBO⁺(ac).

Kyselost

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

Podobně vazba H-F má mnohem lepší překrytí z důvodů poloměru atomu. Na druhou stranu jsou vazby H-Cl, H-Br nebo H-I slabší a mají sklon k úplné disociaci ve vodě, až do rozbití výše uvedené rovnováhy..

Je to proto, že ostatní halogeny nebo chalkogeny (například síra) mají větší atomové poloměry, a proto větší orbitaly. V důsledku toho vazba H-X vykazuje horší orbitální překrytí, protože X je větší, což zase ovlivňuje sílu kyseliny při kontaktu s vodou..

Tímto způsobem je sestupné pořadí kyselosti pro hydrokyseliny halogenů následující: HF< HCl

Nomenklatura

Bezvodá forma

Jak jsou pojmenovány hydracidy? Ve svých bezvodých formách, HX (g), je třeba je zmínit jako diktované pro halogenovodíky: přidání přípony -ide na konec jejich jmen.

Například HI (g) se skládá z halogenidu (nebo hydridu) tvořeného vodíkem a jodem, proto se jmenuje: jodzubr vodík. Protože nekovy jsou obecně více elektronegativní než vodík, má oxidační číslo +1. Naproti tomu v NaH má vodík oxidační číslo -1.

Toto je další nepřímý způsob diferenciace molekulárních hydridů od halogenů nebo halogenovodíků od jiných sloučenin..

Jakmile HX (g) přijde do styku s vodou, je to reprezentováno jako HX (ac) a pak máme hydracid.

Ve vodném roztoku

Chcete-li pojmenovat hydracid, HX (ac), musí být přípona -ide jejích bezvodých forem nahrazena příponou -hydric. A měly by být na prvním místě zmíněny jako kyseliny. Pro výše uvedený příklad je tedy HI (ac) pojmenován jako: jod kyselinyhydr.

Jak se tvoří?

Přímé rozpouštění halogenovodíku

Hydracidy lze vytvořit jednoduchým rozpuštěním jejich odpovídajících halogenovodíků ve vodě. To lze vyjádřit následující chemickou rovnicí:

HX (g) => HX (střídavý proud)

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

Existuje však syntetická metoda, která je upřednostňována, protože používá jako surovinu soli nebo minerály a rozpouští je při nízkých teplotách se silnými kyselinami..

Rozpouštění solí nekovů kyselinami

Pokud se stolní sůl, NaCl, rozpustí s koncentrovanou kyselinou sírovou, dojde k následující reakci:

NaCl (s) + H_dvaSW₄(aq) => HCl (aq) + NaHSO₄(ac)

Kyselina sírová daruje jeden ze svých kyselých protonů chloridovému aniontu Cl^-, čímž se převede na kyselinu chlorovodíkovou. Z této směsi může unikat chlorovodík, HCl (g), protože je velmi těkavý, zvláště pokud je jeho koncentrace ve vodě velmi vysoká. Druhou vyrobenou solí je síran sodný, NaHSO₄.

Dalším způsobem, jak jej vyrobit, je nahradit kyselinu sírovou koncentrovanou kyselinou fosforečnou:

NaCl (s) + H₃PO₄(aq) => HCl (aq) + NaH_dvaPO₄(ac)

H₃PO₄ reaguje stejně jako H_dvaSW₄, produkující kyselinu chlorovodíkovou a fosforečnan sodný. NaCl je zdrojem aniontu Cl^-, takže k syntéze ostatních hydrokaridů jsou zapotřebí soli nebo minerály obsahující F.^-, Br^-, Já^-, S^dva-, atd.

Ale použití H_dvaSW₄ nebo H₃PO₄ bude to záviset na jeho oxidační síle. H_dvaSW₄ Je to velmi silné oxidační činidlo do té míry, že oxiduje i Br^- a já^- do jejich molekulárních forem Br_dva a já_dva; první je načervenalá kapalina a druhá fialová pevná látka. Proto je H₃PO₄ představuje v takových syntézách preferovanou alternativu.

Aplikace

Čisticí prostředky a rozpouštědla

Hydracidy se v podstatě používají k rozpouštění různých druhů látek. Je to proto, že jsou to silné kyseliny a mohou umírnit jakýkoli povrch..

Jeho kyselé protony se přidávají ke sloučeninám nečistot nebo nečistot, čímž jsou rozpustné ve vodném prostředí, a poté jsou taženy vodou.

V závislosti na chemické povaze uvedeného povrchu může být použit jeden nebo druhý hydrracid. Například kyselinu fluorovodíkovou nelze použít k čištění skla, protože je na místě rozpustí. Kyselina chlorovodíková se používá k odstranění skvrn z dlaždic bazénů.

Jsou také schopné rozpouštět horniny nebo pevné vzorky a poté se používají pro analytické nebo výrobní účely v malém nebo velkém měřítku. Při iontoměničové chromatografii se k čištění kolony od zbývajících iontů používá zředěná kyselina chlorovodíková..

Kyselé katalyzátory

Některé reakce vyžadují vysoce kyselé roztoky, aby se urychlily a zkrátily se jejich čas. To je místo, kde přicházejí hydracidy.

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

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

Tyto halogenidy mohou mít velmi různorodé aplikace. Mohou být například použity k syntéze polymerů, jako je teflon; nebo zprostředkovatelé, ze kterých budou atomy halogenu inkorporovány do molekulárních struktur určitých léčiv.

Předpokládejme molekulu CH₃CH_dvaOH, ethanol, reaguje s HCl za vzniku ethylchloridu:

CH₃CH_dvaOH + HCl => CH₃CH_dvaCl + H_dvaNEBO

Každá z těchto reakcí skrývá mechanismus a mnoho aspektů, které jsou zvažovány v organických syntézách..

Příklady

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

HF, kyselina fluorovodíková

Binární hydracid, jehož molekuly H-F tvoří silné vodíkové vazby, do té míry, že ve vodě je slabou kyselinou.

H_dvaS, sirovodík

Na rozdíl od do té doby uvažovaných hydracidů je polyatomický, to znamená, že má více než dva atomy, je však stále binární, protože jde o dva prvky: síru a vodík..

Jeho úhlové molekuly H-S-H netvoří znatelné vodíkové vazby a lze je detekovat podle jejich charakteristického zápachu po shnilém vejci..

HCl, kyselina chlorovodíková

Jedna z nejznámějších kyselin v populární kultuře. Je dokonce součástí složení žaludeční šťávy přítomné v žaludku a spolu s trávicími enzymy odbourávají potravu.

HBr, kyselina bromovodíková

Stejně jako kyselina jodovodíková se v plynné fázi skládá z lineárních molekul H-Br, které se disociují na ionty H.⁺ (H₃NEBO⁺) a Br^- když vstoupí do vody.

H_dvaTe, kyselina tellurová

Ačkoli má telur určitý kovový charakter, jeho hydracid vydává nepříjemné a vysoce jedovaté páry, jako je selenid vodíku..

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

Reference

1. Clark J. (22. dubna 2017). Kyselost halogenovodíku. Obnoveno z: 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. Obnoveno z: thoughtco.com
4. Pan D. Scott. Psaní a nomenklatura chemických vzorců. [PDF]. Obnoveno z: celinaschools.org
5. Madhusha. (9. února 2018). Rozlišujte mezi binárními kyselinami a kyselinami. Obnoveno z: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Kyselina kyanovodíková. Obnoveno z: es.wikipedia.org
7. Natalie Andrews. (24. dubna 2017). Použití kyseliny jodovodíkové. Obnoveno z: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). Kyselina fluorovodíková: důležitá použití a aplikace. Obnoveno z: studiousguy.com