Značilnosti Hidrácidos, nomenklatura, uporabe in primeri



The Hidracidi ali binarne kisline so spojine, raztopljene v vodi, ki so sestavljene iz vodika in nekovinskega elementa: vodikovih halogenidov. Njegova splošna kemijska formula se lahko izrazi kot HX, kjer je H atom vodika in X nekovinski element.

X lahko pripada skupini 17, halogeni ali skupini 16 elementov, ki ne vsebujejo kisika. V nasprotju z okso kislinami ogljikovodiki nimajo kisika. Ker so hidrocidi kovalentne ali molekularne spojine, je treba upoštevati H-X vez. To je zelo pomembno in opredeljuje značilnosti vsake hidracide.

Kaj lahko rečemo o povezavi H-X? Kot lahko vidimo na zgornji sliki, je med različnimi elektronegativnostmi med H in X nastal stalni dipolni trenutek. Ker je X običajno bolj elektronegativen od H, privlači elektronski oblak in se konča z negativno delno naboj δ.-.

Po drugi strani pa se H, ko dobi del svoje elektronske gostote X, konča z delnim pozitivnim nabojem δ +. Bolj negativno je δ-, bogatejši za elektrone bo X, večja pa bo elektronska pomanjkljivost H. Zato je odvisno od tega, kateri element je X, lahko hidrazid bolj ali manj polaren..

Slika prikazuje tudi strukturo hidracidov. H-X je linearna molekula, ki lahko komunicira z drugo z enim od svojih koncev. Bolj polarnih HX, njegove molekule interakcijo z večjo moč ali afiniteto. Posledično se bo vaše vrelišče ali tališče povečalo.

Vendar pa so interakcije H-X-H-X še vedno dovolj šibke, da izvirajo iz trdnega hidrazida. Zato so v pogojih tlaka in temperature okolja plinaste snovi; razen HF, ki izhlapi nad 20 ° C.

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

Ali so kisle snovi hidracidne? Odgovor leži v delnem pozitivnem naboju δ + na atomu vodika. Če je δ + zelo velik ali je vez H-X zelo šibka, bo HX močna kislina; Kot pri vseh ogljikovodikih halogenov, ko so njihovi halidi raztopljeni v vodi.

Indeks

  • 1 Značilnosti
    • 1.1 Fizično
    • 1.2 Kemikalija
  • 2 Nomenklatura
    • 2.1 Brezvodna oblika
    • 2.2 V vodni raztopini
  • 3 Kako se oblikujejo?
    • 3.1 Neposredno raztapljanje vodikovih halogenidov
    • 3.2 Raztapljanje soli nekovin s kislinami
  • 4 Uporabe
    • 4.1 Čistila in topila
    • 4.2 Kisli katalizatorji
    • 4.3 Reagenti za sintezo organskih in anorganskih spojin
  • 5 Primeri
    • 5.1 HF, fluorovodikova kislina
    • 5.2 H2S, vodikov sulfid
    • 5,3 HCl, klorovodikova kislina
    • 5.4 HBr, bromovodikova kislina
    • 5.5 H2Te, telurska kislina
  • 6 Reference

Funkcije

Fizično

-Vidno je, da so vse vodne kisline prozorne raztopine, ker so HX zelo topne v vodi. Lahko imajo rumenkaste odtenke glede na koncentracije raztopljenega HX.

-So kadilci, kar pomeni, da oddajajo gosto, jedko in dražilno hlapi (nekateri so celo slabi). To je zato, ker so molekule HX zelo hlapne in medsebojno delujejo z vodno paro medija, ki obdaja raztopine. Poleg tega so HX v svojih brezvodnih oblikah plinaste spojine.

-Hidracidi so dobri prevodniki električne energije. Čeprav so HX plinaste vrste pri atmosferskih pogojih, ko se raztopijo v vodi, sproščajo ione (H+X-), ki omogočajo prehod električnega toka.

-Njegova vrelišča so boljša od tistih njenih brezvodnih oblik. To pomeni, da HX (ac), ki označuje hidrazid, vre pri temperaturah višjih od HX (g). Na primer, klorovodik, HCl (g), vre pri -85 ° C, vendar klorovodikova kislina, njen hidroklorid, približno 48 ° C.

Zakaj? Ker so molekule plinov HX obdane z vodnimi molekulami. Med njima se lahko pojavijo dve vrsti interakcij: vodikove vezi, HX - H2O - HX ali solvat ionov, H3O+(ac) in X-(ac). To dejstvo je neposredno povezano s kemičnimi lastnostmi vodnih kislin.

Kemikalije

Hidrazidi so zelo kisle raztopine, zato imajo H kislinske protone3O+ na voljo za reagiranje z drugimi snovmi. Od kod prihaja H?3O+? Od vodikovega atoma z delnim pozitivnim nabojem δ +, ki se disociira v vodi in končno vključuje kovalentno v vodno molekulo:

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

Upoštevajte, da enačba ustreza reakciji, ki vzpostavlja ravnotežje. Ko nastane X-(ac) + H3O+(ac) termodinamično zelo naklonjen, HX sprošča svoj kislinski proton v vodo; in potem s H3O+ kot svoj novi "nosilec" lahko reagira z drugo spojino, tudi če ta ni močna osnova.

Zgoraj so pojasnjene kislinske lastnosti hidrokidov. To velja za vse HX, raztopljene v vodi; nekateri pa proizvajajo bolj kisle raztopine kot druge. Zakaj? Razlogi so lahko zelo zapleteni. Vsi HX (ac) ne dajejo prednosti prejšnjemu ravnovesju na desni, to je proti X-(ac) + H3O+(ac).

Kislost

Izjema je fluorovodikova kislina HF (ac). Fluor je zelo elektronegativen, zato skrajša razdaljo H-X vezi, ki jo okrepi pred razpokanjem zaradi delovanja vode..

Podobno se povezava H-F veliko bolje prekriva za razloge atomskih radijskih postaj. V nasprotju s tem so H-Cl, H-Br ali H-I vezi šibkejše in se nagibajo k popolni disociaciji v vodi, do točke prekinitve s predhodno dvignjenim ravnotežjem.

To pa zato, ker imajo drugi halogeni ali halkogeni (npr. Žveplo) večji atomski polmer in s tem več voluminoznih orbitalov. Posledično ima H-X vez slabše orbitalno prekrivanje, ker je X večji, kar posledično vpliva na kislino pri stiku z vodo..

Na ta način je padajoči red kislosti za vodike halogenov naslednji: HF< HCl

Nomenklatura

Brezvodna oblika

Kako se imenujejo hidracidi? V njihovih brezvodnih oblikah, HX (g), jih je treba navesti kot narekovane za vodikove halide: z dodajanjem pripone -uro na konec njihovih imen.

HI (g) je na primer sestavljen iz halogenida (ali hidrida), ki ga tvorita vodik in jod, zato je njegovo ime:uro vodika. Ker so nekovine na splošno bolj elektronegativne kot vodik, ima oksidacijsko število +1. V NaH pa ima vodik oksidacijsko število -1.

To je še en posreden način za razlikovanje molekularnih hidridov od halogenov ali vodikovih halogenidov iz drugih spojin.

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

V vodni raztopini

Za imenovanje hidrazida, HX (ac), je treba pripono -uro njenih brezvodnih oblik nadomestiti s pripono -vodiko. Najprej jo je treba omeniti kot kislino. Tako se za prejšnji primer HI (ac) imenuje: acid yodvode.

Kako se oblikujejo?

Neposredno raztapljanje vodikovih halogenidov

Hidrazide lahko tvorimo z enostavnim raztapljanjem ustreznih vodikovih halogenidov v vodi. To lahko predstavimo z naslednjo kemijsko enačbo:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) je zelo topen v vodi, zato ni ravnovesja topnosti, za razliko od njene ionske disociacije, da se sproščajo kislinski protoni..

Vendar pa obstaja sintetična metoda, ki je prednostna, ker uporablja soli ali minerale kot surovino in jih raztopi pri nizkih temperaturah z močnimi kislinami..

Raztapljanje soli nekovin s kislinami

Če se namizna sol, NaCl raztopi v koncentrirani žveplovi kislini, se pojavi naslednja reakcija:

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

Žveplova kislina podari enega od svojih kislinskih protonov anionu Cl-klorida-, pretvorimo v klorovodikovo kislino. Iz te zmesi lahko uidejo klorovodik, HCl (g), ker je zelo hlapen, še posebej, če je njegova koncentracija v vodi zelo visoka. Druga proizvedena sol je natrijev kislinski sulfat, NaHSO4.

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

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

H3PO4 reagira na enak način kot H2SO4, za proizvodnjo klorovodikove kisline in natrijevega klorovodika. NaCl je vir Cl aniona-, tako da za sintezo drugih hidrazidov potrebujete soli ali minerale, ki vsebujejo F-, Br-, I-, S2-, itd..

Toda uporaba H2SO4 ali H3PO4 odvisno bo od njegove oksidacijske moči. H2SO4 Je zelo močan oksidant, do te mere, da oksidira celo Br- in jaz- molekularne oblike Br2 in jaz2; prva je rdečkasta tekočina, druga pa vijolična. Zato je H3PO4 predstavlja prednostno alternativo pri takšni sintezi.

Uporabe

Čistila in topila

Hidracidi se v bistvu uporabljajo za raztapljanje različnih vrst snovi. To je zato, ker so močne kisline in v zmernih količinah lahko očistijo vsako površino.

Njihovi kislinski protoni se dodajo spojinam nečistoč ali umazanije, zaradi česar so topni v vodnem mediju in jih nato odnese voda..

Glede na kemijsko naravo omenjene površine se lahko uporabi hidrazid ali drugo. Na primer, fluorovodikova kislina se ne sme uporabljati za čiščenje stekla, saj se bo takoj raztopila. Klorovodikova kislina se uporablja za odstranjevanje madežev na ploščicah za bazen.

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

Kisli katalizatorji

Nekatere reakcije zahtevajo zelo kisle raztopine za njihovo pospeševanje in skrajšanje časa. Tu vstopijo hidracidi.

Primer tega je uporaba jodne kisline v sintezi ledocetne kisline. Tudi naftna industrija potrebuje hidracide v rafinerijskih procesih.

Reagenti za sintezo organskih in anorganskih spojin

Hidracidi ne zagotavljajo le kislinskih protonov, temveč tudi njihove anione. Ti anioni lahko reagirajo z organsko ali anorgansko spojino, da tvorijo specifičen halid. Na ta način se lahko sintetizirajo: fluoridi, kloridi, jodidi, bromidi, selenidi, sulfidi in druge spojine..

Ti halidi imajo lahko zelo različne aplikacije. Lahko jih uporabimo za sintezo polimerov, kot je teflon; ali posredniki, iz katerih bodo atomi halogena vključeni v molekularne strukture nekaterih zdravil.

Predpostavimo CH molekulu3CH2OH, etanol, reagira s HCl, da se tvori etil klorid:

CH3CH2OH + HCl => CH3CH2Cl + H2O

Vsaka od teh reakcij skriva mehanizem in številne vidike, ki se obravnavajo v organski sintezi.

Primeri

Za hidrazide ni na voljo veliko primerov, saj je število možnih spojin naravno omejeno. Zato so v nadaljevanju navedeni nekateri dodatni hidracidi s pripadajočo nomenklaturo (kratica (ac) se ne upošteva):

HF, fluorovodikova kislina

Hidravlični binarni, katerih molekule H-F tvorijo močne vodikove vezi, do te mere, da je v vodi šibka kislina.

H2S, vodikov sulfid

Za razliko od hidracidov, ki so jih do takrat upoštevali, je poliatomski, to pomeni, da ima več kot dva atoma, vendar je še vedno binarni, ker sta dva elementa: žveplo in vodik..

Njegove kotne molekule H-S-H ne tvorijo znatnih vodikovih mostov in jih lahko zazna z značilnim vonjem po gnilem jajcu..

HCl, klorovodikova kislina

Ena najbolj znanih kislin v popularni kulturi. Vključno, je del sestave želodčnega soka, prisotnega v želodcu, in skupaj s prebavnimi encimi razgradi živila.

HBr, bromovodikova kislina

Enako kot jodovodikova kislina je plinska faza sestavljena iz linearnih molekul H-Br, ki se disociirajo v ionih H+ (H3O+) in Br- ko vstopijo v vodo.

H2Te, telurska kislina

Kljub temu, da ima telur določen kovinski značaj, njegov hidrazid oddaja neprijetne in zelo strupene pare, kot je npr..

Tako kot drugi hidrazidi iz halkogenidov (iz skupine 16 periodne tabele), v raztopini nastane anion Te2-, njegova valenca je -2.

Reference

  1. Clark J. (22. april 2017). Kislost vodikovih halogenidov. Vzpostavljeno iz: chem.libretexts.org
  2. Lumen: Uvod v kemijo. Binarne kisline. Vzeto iz: courses.lumenlearning.com
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. junij 2018). Opredelitev binarne kisline. Vzpostavljeno iz: thoughtco.com
  4. G. Scott. Pisanje kemijske formule in nomenklatura. [PDF] Vzpostavljeno iz: celinaschools.org
  5. Madhusha (9. februar 2018). Razlikujte med binarnimi kislinami in oksiakislinami. Vzpostavljeno iz: pediaa.com
  6. Wikipedija. (2018). Hidroksidna kislina Vzpostavljeno iz: en.wikipedia.org
  7. Natalie Andrews (24. april 2017). Uporaba hidridne kisline. Vzpostavljeno iz: sciencing.com
  8. StudiousGuy (2018). Fluorovodikova kislina: Pomembne uporabe in aplikacije. Vzpostavljeno iz: studiousguy.com