Hidrácidos karakteristike, nomenklatura, uporaba i primjeri

hidrácidos ili binarne kiseline su spojevi otopljeni u vodi koji se sastoje od vodika i nemetalnih elemenata: vodikovih halogenida. Njegova opća kemijska formula može se izraziti kao HX, gdje je H atom vodika, a X nemetalni element.

X može pripadati skupini 17, halogenima ili skupinama 16 elemenata koji ne uključuju kisik. Za razliku od okso kiselina, ugljikovodici nemaju kisika. Budući da su hidrokidi kovalentni ili molekularni spojevi, treba razmotriti vezu H-X. To je od velike važnosti i definira karakteristike svakog hidracida.

Što se može reći o H-X vezi? Kao što se može vidjeti na slici iznad, postoji stalni dipolni momenat koji stvaraju različite elektronegativnosti između H i X. Budući da je X obično više elektronegativan od H, on privlači svoj elektronski oblak i završava s negativnim parcijalnim nabojem δ.-.

S druge strane, H, kada daje dio svoje gustoće elektrona X, završava s djelomičnim pozitivnim nabojem δ +. Što je negativniji δ-, bogatiji su elektroni X, a veći će biti elektronički nedostatak H. Stoga, ovisno o tome koji je element X, hidrazid može biti više ili manje polaran..

Slika također otkriva strukturu hidracida. H-X je linearna molekula, koja može komunicirati s drugom po jednom od svojih krajeva. Što je više polarnih HX, njegove molekule stupaju u interakciju s većom snagom ili afinitetom. Kao rezultat, vaše točke vrenja ili tališta će se povećati.

Međutim, interakcije H-X-H-X su još uvijek dovoljno slabe da potiču kruti hidrazid. Stoga su u uvjetima tlaka i temperature okoline plinovite tvari; osim HF, koji isparava iznad 20 ° C.

Zašto? Zato što je HF sposoban formirati jake vodikove veze. Dok drugi hidrazidi, čiji nemetalni elementi su manje elektronegativni, teško mogu biti u tekućoj fazi ispod 0 ° C. HCl, na primjer, vrije na -85 ° C.

Jesu li kisele tvari hidracidne? Odgovor leži u parcijalnom pozitivnom naboju δ + na atomu vodika. Ako je δ + vrlo velik ili je H-X veza vrlo slaba, tada će HX biti jaka kiselina; Kao i svi ugljikovodici halogena, kada se njihovi halogenidi otope u vodi.

indeks

• 1 Značajke
  • 1.1 Fizički
  • 1.2 Kemikalija
• 2 Nomenklatura
  • 2.1 Bezvodni oblik
  • 2.2 U vodenoj otopini
• 3 Kako se oni formiraju?
  • 3.1 Izravno otapanje vodikovih halogenida
  • 3.2 Otapanje soli nemetala s kiselinama
• 4 Upotreba
  • 4.1 Sredstva za čišćenje i otapala
  • 4.2 Kiselinski katalizatori
  • 4.3 Reagensi za sintezu organskih i anorganskih spojeva
• 5 Primjeri
  • 5.1 HF, fluorovodična kiselina
  • 5.2 H2S, vodikov sulfid
  • 5,3 HCl, klorovodična kiselina
  • 5.4 HBr, bromovodična kiselina
  • 5.5 H2Te, telurska kiselina
• 6 Reference

značajke

fizička

-Vidljivo je da su sve vodene kiseline prozirne otopine, budući da su HX vrlo topljive u vodi. Mogu imati žućkaste tonove prema koncentracijama otopljenog HX.

-Oni su pušači, što znači da ispuštaju guste, korozivne i iritantne pare (neke od njih su čak i mučne). To je zato što su HX molekule vrlo nestabilne i međusobno djeluju s vodenom parom medija koji okružuje otopine. Osim toga, HX u svojim bezvodnim oblicima su plinoviti spojevi.

-Hidracidi su dobri vodiči električne energije. Iako su HX plinovite vrste pri atmosferskim uvjetima, kada se otapaju u vodi oslobađaju ione (H⁺X^-), koji omogućuju prolaz električne struje.

-Njegova vrelišta su bolja od onih u njezinim bezvodnim oblicima. To jest, HX (ac), koji označava hidrazid, ključa na temperaturama višim od HX (g). Na primjer, klorovodik, HCl (g), kipi na -85 ° C, ali klorovodična kiselina, njen hidrat, oko 48 ° C.

Zašto? Budući da su molekule HX plina okružene molekulama vode. Između njih mogu se pojaviti dvije vrste interakcija: vodikove veze, HX - H₂O - HX, ili solvatacija iona, H₃O⁺(ac) i X^-(Aq). Ova činjenica izravno je povezana s kemijskim svojstvima hidro kiselina.

kemijski

Hidrazidi su vrlo kiselinske otopine, tako da imaju H protone kiseline₃O⁺ reagirati s drugim tvarima. Odakle dolazi H?₃O⁺? Od atoma vodika s djelomično pozitivnim nabojem δ +, koji se disocira u vodi i završava kovalentno u molekulu vode:

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

Napominjemo da jednadžba odgovara reakciji koja uspostavlja ravnotežu. Kada se formira X^-(ac) + H₃O⁺(ac) je termodinamički vrlo povoljan, HX će osloboditi svoj kiseli proton u vodu; i onda ovo, s H₃O⁺ kao svoj novi "nosač", on može reagirati s drugim spojem, čak i ako ono nije jaka baza.

Navedeno objašnjava kiselinske karakteristike hidrokida. To je slučaj za sve HX otopljene u vodi; ali neki stvaraju kisela rješenja od drugih. Zašto? Razlozi mogu biti vrlo komplicirani. Nisu svi HX (ac) favorizirali prethodnu ravnotežu desno, tj. Prema X^-(ac) + H₃O⁺(Aq).

jetkost

Izuzetak je u fluorovodičnoj kiselini, HF (ac). Fluor je vrlo elektronegativan, stoga skraćuje udaljenost H-X veze, jačajući je od rupture djelovanjem vode..

Slično tome, H-F veza ima mnogo bolje preklapanje za razloge atomskih radija. Suprotno tome, H-Cl, H-Br ili H-I veze su slabije i imaju tendenciju potpuno disociranja u vodi, do točke razbijanja s prethodno povišenom ravnotežom.

To je zbog toga što drugi halogeni ili halkogeni (npr. Sumpor) imaju veće atomske radijuse i, stoga, više voluminoznih orbitala. Kao rezultat, H-X veza ima slabije preklapanje orbite jer je X veći, što opet utječe na jačinu kiseline u kontaktu s vodom..

Na taj način, redoslijed opadanja kiselosti za vodike halogena je kako slijedi: HF< HCl

nomenklatura

Bezvodni oblik

Kako se nazivaju hidracidi? U njihovim bezvodnim oblicima, HX (g), treba ih navesti kao diktirane za halogenide: dodavanjem sufiksa -uro do kraja njihovih imena.

Na primjer, HI (g) se sastoji od halogenida (ili hidrida) kojeg tvore vodik i jod, te je stoga njegovo ime:divlji bik vodika. Budući da su nemetali općenito elektronegativniji od vodika, on ima oksidacijski broj +1. U NaH, s druge strane, vodik ima oksidacijski broj -1.

Ovo je još jedan neizravan način razlikovanja molekularnih hidrida od halogena ili vodikovih halogenida iz drugih spojeva.

Kada HX (g) dođe u kontakt s vodom, on je predstavljen kao HX (ac) i tada je hidrazid.

U vodenoj otopini

Za naziv hidrazida, HX (ac), sufiks -uro njegovih bezvodnih oblika mora se zamijeniti sufiksom -hidrikom. I to se prvo mora spomenuti kao kiselina. Stoga, za prethodni primjer, HI (ac) se naziva: acid yodvoda.

Kako se oni formiraju?

Izravno otapanje vodikovih halogenida

Hidrazidi se mogu formirati jednostavnim otapanjem njihovih odgovarajućih vodikovih halogenida u vodi. To se može prikazati sljedećom kemijskom jednadžbom:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) je vrlo topljiv u vodi, tako da nema ravnoteže topljivosti, za razliku od njegove ionske disocijacije da se oslobode kiselinski protoni.

Međutim, postoji metoda sinteze koja je poželjna jer koristi soli ili minerale kao sirovinu, otapajući ih na niskim temperaturama s jakim kiselinama..

Otapanje soli nemetala s kiselinama

Ako se stolna sol, NaCl, otopi u koncentriranoj sumpornoj kiselini, javlja se sljedeća reakcija:

NaCl (s) + H₂SW₄(ac) => HCl (ac) + NaHS04₄(Aq)

Sumporna kiselina donira jedan od svojih kiselinskih protona anionu Cl klorida^-, pretvarajući ga u klorovodičnu kiselinu. Iz ove smjese može se izbjeći klorovodik, HCl (g), jer je vrlo hlapljiv, pogotovo ako je njegova koncentracija u vodi vrlo visoka. Druga proizvedena sol je natrijev sulfat, NaHS04₄.

Drugi način proizvodnje je zamjena sumporne kiseline koncentriranom fosfornom kiselinom:

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

H₃PO₄ reagira na isti način kao H₂SW₄, proizvodnju klorovodične kiseline i natrijevog dikiselina fosfata. NaCl je izvor Cl aniona^-, tako da za sintezu drugih hidrazida trebate soli ili minerale koji sadrže F^-, br^-, ja^-, S^2-, itd.

No, korištenje H₂SW₄ ili H₃PO₄ to će ovisiti o njegovoj oksidativnoj snazi. H₂SW₄ To je jako jako sredstvo za oksidaciju, do te mjere da oksidira čak i Br^- i ja^- svojim molekularnim oblicima Br₂ i ja₂; prva je crvenkasta tekućina, a druga ljubičasta. Dakle, H₃PO₄ predstavlja poželjnu alternativu u takvoj sintezi.

aplikacije

Sredstva za čišćenje i otapala

Hidracidi se u biti koriste za rastvaranje različitih vrsta tvari. To je zato što su jake kiseline, a umjereno mogu očistiti svaku površinu.

Njihovi kiselinski protoni dodaju se spojevima nečistoća ili prljavštine, što ih čini topljivima u vodenom mediju i zatim ih odnese voda.

Ovisno o kemijskoj prirodi navedene površine, može se upotrijebiti hidrazid ili drugo. Na primjer, fluorovodična kiselina se ne može koristiti za čišćenje stakla, jer će se odmah otopiti. Klorovodična kiselina se koristi za uklanjanje mrlja na pločicama bazena.

Također su sposobni za otapanje stijena ili čvrstih uzoraka, a zatim se koriste u analitičke ili proizvodne svrhe u malim ili velikim ljuskama. U kromatografiji ionske izmjene, razrijeđena klorovodična kiselina se koristi za čišćenje stupca preostalih iona.

Kiselinski katalizatori

Neke reakcije zahtijevaju vrlo kisela rješenja kako bi ih se ubrzalo i smanjilo vrijeme koje se događa. Ovdje ulaze hidracidi.

Primjer za to je upotreba jodovodične kiseline u sintezi ledene octene kiseline. Uljarskoj industriji također su potrebne hidracidi u rafinerijskim procesima.

Reagensi za sintezu organskih i anorganskih spojeva

Hidracidi ne samo da daju kiselinske protone, već i njihove anione. Ovi anioni mogu reagirati s organskim ili anorganskim spojem da bi se formirao specifičan halogenid. Na taj se način mogu sintetizirati: fluoridi, kloridi, jodidi, bromidi, selenidi, sulfidi i drugi spojevi..

Ovi halidi mogu imati vrlo različite primjene. Na primjer, mogu se koristiti za sintezu polimera, kao što je teflon; ili posrednici, iz kojih će atomi halogena biti ugrađeni u molekularne strukture određenih lijekova.

Pretpostavimo CH molekulu₃CH₂OH, etanol, reagira s HCl da nastane etil klorid:

CH₃CH₂OH + HCl => CH₃CH₂Cl + H₂O

Svaka od tih reakcija skriva mehanizam i mnoge aspekte koji se razmatraju u organskoj sintezi.

Primjeri

Nema mnogo primjera za hidrazide, budući da je broj mogućih spojeva prirodno ograničen. Zbog toga su u nastavku navedeni neki dodatni hidracidi s pripadajućom nomenklaturom (kratica (ac) se zanemaruje):

HF, fluorovodična kiselina

Hidraulički binarni čije molekule H-F tvore jake vodikove veze, do te mjere da je u vodi slaba kiselina.

H₂S, vodikov sulfid

Za razliku od dotadašnjih hidracida, ona je poliatomska, to jest, ima više od dva atoma, međutim, i dalje je binarna jer je to dva elementa: sumpor i vodik..

Njegove kutne molekule H-S-H ne stvaraju znatne vodikove mostove i mogu se detektirati njihovim karakterističnim mirisom pokvarenog jaja..

HCl, klorovodična kiselina

Jedna od najpoznatijih kiselina u popularnoj kulturi. Inkluzivno, dio je sastava želučanog soka, prisutnog u želucu, te zajedno s probavnim enzimima razgrađuje hranu.

HBr, bromovodična kiselina

Kao i jodovodična kiselina, plinska se faza sastoji od linearnih H-Br molekula, koje se odvajaju u ione H⁺ (H₃O⁺i Br^- kada uđu u vodu.

H₂Te, telurska kiselina

Iako telurij ima određeni metalni karakter, njegov hidrazid ispušta neugodne i vrlo otrovne pare, kao što je selenoidna kiselina..

Kao i drugi hidrazidi halkogenida (iz skupine 16 periodnog sustava), u otopini nastaje anion Te^2-, njegova je valencija -2.

reference

1. Clark J. (22. travnja 2017.). Kiselost vodikovih halogenida. Preuzeto s: chem.libretexts.org
2. Lumen: Uvod u kemiju. Binarne kiseline. Preuzeto s: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. lipnja 2018.) Definicija binarne kiseline. Preuzeto s: thoughtco.com
4. G. Scott. Pisanje kemijske formule i nomenklatura. [PDF]. Preuzeto s: celinaschools.org
5. Madhusha. (9. veljače 2018.). Razlikujte između binarnih kiselina i oksikiselina. Preuzeto s: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018.). Hidratska kiselina Preuzeto s: en.wikipedia.org
7. Natalie Andrews (24. travnja 2017.) Upotreba hidridne kiseline. Preuzeto s: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018.). Fluorovodična kiselina: važna primjena i primjena. Preuzeto s: studiousguy.com