HIDRACIDI: KARAKTERISTIKE, NOMENKLATURA, UPOTREBE I PRIMJERI - KEMIJA - 2026

Su halogenovodične ili binarnim kiseline otopi se u vodi spojeva koji se sastoji od vodika i nemetalnih elemenata: hidrogen halida. Njegova opća kemijska formula može se izraziti HX, gdje je H atom vodika, a X je nemetalni element.

X može pripadati grupi 17, halogenima, ili elementima grupe 16, bez uključivanja kisika. Za razliku od okso kiselina, hidracidi nemaju kisik. Budući da su hidracidi kovalentni ili molekularni spojevi, mora se uzeti u obzir HX veza. Ovo je od velike važnosti i definira karakteristike svakog hidracida.

Izvor: Gabriel Bolívar

Što je s HX vezom? Kao što se može vidjeti na gornjoj slici, postoji trajni produkt dipolnog momenta različitih elektronegativnosti između H i X. Budući da je X obično više elektronegativan od H, privlači svoj elektronski oblak i završava s negativnim djelomičnim nabojem δ-.

S druge strane, H, dajući dio svoje gustoće elektrona X, završava s pozitivnim djelomičnim nabojem δ +. Što je negativniji δ-, to će biti bogatiji elektronima X i veći će biti manjak H elektrona. Stoga, ovisno o tome koji je element X, hidracid može biti više ili manje polarni.

Slika također otkriva strukturu hidracida. HX je linearna molekula, koja može komunicirati s drugom na jednom od njegovih krajeva. Što je HX polarniji, to će njegove molekule jače ili afinitetnije djelovati. Kao rezultat, povećava se njegova temperatura ključanja ili vrelišta.

Međutim, interakcije HX-HX i dalje su dovoljno slabe da bi se stvorio čvrsti hidracid. Iz tog razloga, u uvjetima tlaka i temperature okoline, oni su plinovite tvari; S izuzetkom HF, koji isparava iznad 20 ° C.

Zašto? Jer HF je sposoban formirati snažne vodikove veze. Dok ostali hidraidi, čiji su nemetalni elementi manje elektronegativni, teško mogu biti u tekućoj fazi ispod 0 ° C. HCl, na primjer, kuha na oko -85 ° C.

Jesu li hidracidi kisele tvari? Odgovor leži u pozitivnom djelomičnom naboju δ + na atomu vodika. Ako je δ + vrlo velik ili je veza HX vrlo slaba, tada će HX biti jaka kiselina; Kao i kod svih hidro kiselina halogena, nakon što se njihovi halogenidi rastvaraju u vodi.

karakteristike

fizička

-Vidljivo da su svi hidracidi prozirne otopine, jer su HX vrlo topljivi u vodi. Mogu imati žućkaste tonove u skladu s koncentracijom otopljenog HX.

- Pušači su, što znači da ispuštaju guste, korozivne i iritantne pare (neke od njih čak i muče). To je zato što su molekule HX vrlo hlapljive i međusobno djeluju s vodenom parom u mediju koji okružuje otopine. Nadalje, HX u svojim bezvodnim oblicima predstavljaju plinovite spojeve.

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

- Točke ključanja veće su od onih bezvodnih oblika. Odnosno, HX (ac), koji označava hidracid, kuha pri temperaturama iznad HX (g). Na primjer, klorovodik, HCl (g), ključa pri -85 ° C, ali hidrokloridna kiselina, njegova hidracidna, oko 48 ° C.

Zašto? Jer su plinovite molekule HX okružene onima vode. Dvije vrste interakcija može dogoditi istovremeno: vodikove veze, HX - H ₂ O - HX ili ion solvacije, H ₃ O ⁺ (aq), a X ^- (aq). Ova je činjenica izravno povezana s kemijskim karakteristikama hidracida.

kemijski

Hydracids jako kisele otopine, tako da su kisele protone H ₃ O ⁺ raspolaganju da reagira s drugim tvarima. Gdje H ₃ O ^{+ dolaze iz} ? Iz vodikovog atoma s pozitivnim djelomičnim nabojem δ +, koji se disocira u vodi i na kraju se kovalentno uključuje u molekulu vode:

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

Imajte na umu da jednadžba odgovara reakciji koja uspostavlja ravnotežu. Kada je formiranje X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq) se termodinamički visoko preferiraju, HX će otpustiti svoje kiseli proton u vodi; a zatim se, uz H ₃ O ⁺ kao novi „nosač” može reagirati s drugom tvari, čak i ako je potonji nije jaka baza.

Navedeno objašnjava kisele karakteristike hidracida. To vrijedi za sve HX otopljene u vodi; ali neki stvaraju više kiselih otopina od drugih. Jer što je ovo? Razlozi mogu biti vrlo složeni. Nisu svi HX (ac) pogoduju iznad ravnotežu prema desnoj strani, koji je, prema X ^- (AC) + H ₃ O ⁺ (ac).

Kiselost

A iznimka je promatrana u fluorovodičnoj kiselini, HF (aq). Fluor je vrlo elektronegativan, stoga skraćuje udaljenost HX veze, ojačavajući ga protiv njegovog raspada djelovanjem vode.

Isto tako, HF veza se puno bolje preklapa iz razloga atomskog radijusa. S druge strane, veze H-Cl, H-Br ili HI su slabije i imaju tendenciju da se potpuno disociraju u vodi, do točke kršenja ravnoteže podignute gore.

To je zbog toga što ostali halogeni ili hakogeni (sumpor, na primjer) imaju veće atomske radijuse i, prema tome, veće orbitale. Posljedično, HX veza pokazuje lošija orbitalna preklapanja, što je X veći, što zauzvrat utječe na silu kiseline kad je u kontaktu s vodom.

Prema tome, redoslijed pada kiselosti za hidrokiseline halogena je sljedeći: HF <HCl

Nomenklatura

Bezvodni oblik

Kako se nazivaju hidracidi? U bezvodnim oblicima HX (g) moraju se spomenuti kao diktirani vodikovi halogenidi: dodavanjem sufiksa –uro na kraju njihovih imena.

Na primjer, HI (g) sastoji se od halogenida (ili hidrida) koji nastaje od vodika i joda, pa je njegovo ime: vodikov jodid. Budući da su nemetali uglavnom više elektronegativni od vodika, on ima oksidacijski broj +1. S druge strane, u NaH vodik ima oksidacijski broj -1.

Ovo je još jedan neizravni način razlikovanja molekularnih hidrida od halogena ili halogenida vodika od ostalih spojeva.

Jednom kada HX (g) dođe u kontakt s vodom, predstavlja se kao HX (ac) i tada se dobiva hidracid.

U vodenoj otopini

Da bismo imenovali hidracid, HX (ac), sufiks –uro njegovih bezvodnih oblika mora se zamijeniti sufiksom –hidričnim. A treba ih prije svega spomenuti kao kiseline. Tako je za gornji primjer HI (aq) nazvan kao voda jodne kiseline.

Kako se formiraju?

Izravno otapanje halogenida vodika

Hidracidi mogu nastati jednostavnim otapanjem odgovarajućih vodikovih halogenida u vodi. To se može predstaviti sljedećom kemijskom jednadžbom:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) je vrlo topiv u vodi, tako da ne postoji ravnoteža topljivosti, za razliku od ionske disocijacije koja oslobađa kisele protone.

Međutim, preferira se sintetska metoda jer koristi soli ili minerale kao sirovinu, rastvarajući ih pri niskim temperaturama s jakim kiselinama.

Otapanje soli nemetala s kiselinama

Ako se kuhinjska sol NaCl otopi s koncentriranom sumpornom kiselinom, događa se sljedeća reakcija:

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

Sumporna kiselina donira jedan od svojih kiselih protona Cl ^- kloridnom anionu, pretvarajući ga u klorovodičnu kiselinu. Klorovodik, HCl (g), može se izvući iz ove smjese, jer je vrlo hlapljiv, pogotovo ako je njegova koncentracija u vodi vrlo visoka. Druga sol proizvedena je natrijev sulfat kiselina, NaHSOi ₄.

Drugi način da se dobije je zamjena sumporne kiseline koncentriranom fosfornom kiselinom:

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

H ₃ PO ₄ reagira na isti način kao i H ₂ SO ₄, koji imaju kloridne kiseline i natrijevog fosfata dikiselina. NaCl je izvor Cl ^- aniona, tako da su za sintezu ostalih hidracida, soli ili minerala koji sadrže F ^-, Br ^-, I ^-, S ^2-, itd. Itd.

A upotreba H ₂ SO ₄ ili H ₃ PO ₄ ovisi o njegovoj oksidativnog snage. H ₂ SO ₄ je vrlo jaka sredstva za oksidiranje, do te mjere da se oksidira čak Br ^- i I ^- njihovim Br ₂ i I ₂ molekularnim oblicima; prva je tekućina crvenkasta, a druga ljubičasta kruta tvar. Stoga, H ₃ PO ₄ predstavlja najbolje rješenje u takvoj sintezi.

Prijave

Čistači i otapala

Hidracidi se u osnovi koriste za otapanje različitih vrsta tvari. To je zato što su jake kiseline i mogu umjereno očistiti svaku površinu.

Njeni kiseli protoni dodaju se spojevima nečistoće ili prljavštine, čineći ih topljivim u vodenom mediju i potom ih odvodi voda.

Ovisno o kemijskoj prirodi navedene površine, može se koristiti jedan hidracid ili drugi. Na primjer, fluorovodična kiselina se ne može koristiti za čišćenje stakla jer će je otopiti na licu mjesta. Klorovodična kiselina koristi se za uklanjanje mrlja s pločica bazena.

Također su sposobni otapati stijene ili čvrste uzorke, a zatim ih koristiti u analitičke ili proizvodne svrhe na malim ili velikim ljestvicama. U kromatografiji s ionskom izmjenom, razrijeđena klorovodična kiselina koristi se za čišćenje kolone od preostalih iona.

Kiseli katalizatori

Neke reakcije zahtijevaju visoko kisele otopine kako bi ih ubrzale i skratile vrijeme u kojem se odvijaju. Ovdje dolaze hidracidi.

Primjer za to je upotreba hidrojodne kiseline u sintezi ledene octene kiseline. Naftnoj industriji su također potrebni hidracidi u rafinerijskim procesima.

Reagensi za sintezu organskih i anorganskih spojeva

Hidracidi osiguravaju ne samo kisele protone, već i njihove odgovarajuće anione. Ovi anioni mogu reagirati s organskim ili anorganskim spojem da nastanu specifični halogenid. Na taj se način mogu sintetizirati: fluoridi, kloridi, jodidi, bromidi, selenidi, sulfidi i drugi spojevi.

Ovi halogenidi mogu imati vrlo raznoliku primjenu. Na primjer, mogu se koristiti za sintezu polimera, poput teflona; ili posrednika, od kojih će atomi halogena biti ugrađeni u molekularne strukture određenih lijekova.

Pretpostavimo molekulu CH ₃ CH ₂ OH, etanol, reagira s HCl u obliku etil-klorid:

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

Svaka od ovih reakcija skriva mehanizam i mnoge aspekte koji se razmatraju u organskim sintezama.

Primjeri

Za hidracide nije na raspolaganju mnogo primjera, jer je broj mogućih spojeva prirodno ograničen. Zbog toga su u nastavku navedeni neki dodatni hidracidi s njihovom nomenklaturom (kratica (ac) se zanemaruje):

HF, fluorovodična kiselina

Binarni hidracid čije molekule HF tvore jake vodikove veze do te mjere da je u vodi slaba kiselina.

H

Za razliku od do tada razmatranih hidracida, on je poliatomski, odnosno ima više od dva atoma, međutim, i dalje je binaran jer je u pitanju dva elementa: sumpor i vodik.

Njegovi kutni MSM molekuli ne formiraju uočljive vodikove veze i mogu se otkriti po karakterističnom trulom jajovom mirisu.

HCl, klorovodična kiselina

Jedna od najpoznatijih kiselina u popularnoj kulturi. Čak je dio sastava želučanog soka, prisutnog u želucu, a zajedno s probavnim enzimima razgrađuju hranu.

HBr, bromovodična kiselina

Kao jodovodična kiselina, u plinskoj fazi, a sastoji se od linearnih H Br molekule koje disociraju u H ⁺ (H ₃ O ⁺) i Br ^- ioni kada ulaze vode.

H

Iako telur ima određeni metalni karakter, njegov hidracid odaje neugodne i vrlo otrovne pare, poput vodikovog selenida.

Kao i drugi hidracidi halkogenida (iz skupine 16 periodične tablice), u otopini on proizvodi anion Te ^2-, tako da je njegova valencija -2.

Reference

1. Clark J. (22. travnja 2017.). Kiselost vodikovih halogenida. Oporavak od: chem.libretexts.org
2. Lumen: Uvod u kemiju. Binarne kiseline. Preuzeto sa: course.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, dr. Sc. (22. lipnja 2018.). Definicija binarne kiseline. Oporavilo od: misel.com
4. G. D. Scott. Pisanje kemijske formule i nomenklatura., Oporavilo sa: celinaschools.org
5. Madhusha. (9. veljače 2018.). Razlikovati između binarnih kiselina i oksijacida. Oporavak od: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018.). Hidrazinska kiselina. Oporavilo sa: es.wikipedia.org
7. Natalie Andrews. (24. travnja 2017.). Upotreba hidridne kiseline. Oporavilo od: sciaching.com
8. StudiousGuy. (2018.). Hidrokloridna kiselina: važne primjene i primjene. Oporavilo od: studiousguy.com