- jellemzők
- Fizikai
- Kémiai
- savasság
- Elnevezéstan
- Vízmentes forma
- Vizes oldatban
- Hogyan alakulnak ki?
- A hidrogén-halogenidek közvetlen oldódása
- Nemfémek sói oldódnak savakkal
- Alkalmazások
- Tisztítószerek és oldószerek
- Savas katalizátorok
- Reagensek szerves és szervetlen vegyületek szintéziséhez
- Példák
- HF, fluor-fluorid
- H
- Sósav, sósav
- HBr, hidrogén-bromid
- H
- Irodalom
A hidrogén- vagy bináris savakat vízben oldják, amely hidrogént és nemfémes elemet tartalmaz: hidrogén-halogenideket. Általános kémiai képlete HX-ként kifejezhető, ahol H jelentése hidrogénatom, X pedig nemfémes elem.
X lehet a 17 csoporthoz, a halogénekhez vagy a 16. csoport elemeihez oxigén nélkül. Az oxoxisavakkal ellentétben a hidracidok nem tartalmaznak oxigént. Mivel a hidracidok kovalens vagy molekuláris vegyületek, a HX kötést figyelembe kell venni. Ez nagy jelentőséggel bír, és meghatározza az egyes hidracid tulajdonságait.
Forrás: Gabriel Bolívar
Mi a helyzet a HX linkkel? Amint az a fenti képen látható, van egy állandó dipól pillanat szorzata, amely a H és X közötti különféle elektronegativitásokkal rendelkezik. Mivel az X rendszerint több elektronegatív, mint a H, vonzza elektronfelhőjét, és negatív δ- részleges töltéssel végződik.
Másrészről, H, elektron-sűrűségének egy részét X-re adva, pozitív parciális töltéssel végződik δ +. Minél negatívabb δ, annál gazdagabb az X elektronok és annál nagyobb az elektronhiány. Ezért, attól függően, hogy melyik X elem, a hidrahid lehet többé-kevésbé poláris.
A kép feltárja a hidracidok szerkezetét is. A HX egy lineáris molekula, amely kölcsönhatásba léphet egy másik végével. Minél polárosabb HX, annál erősebben vagy affinitottabbá válnak a molekulái. Ennek eredményeként forráspontja vagy olvadáspontja növekszik.
A HX-HX kölcsönhatások azonban még mindig elég gyengék ahhoz, hogy szilárd hidracid keletkezzenek. Ezért nyomás és környezeti hőmérséklet körülmények között gáz-halmazállapotú anyagok; Kivéve a HF-t, amely 20ºC felett elpárolog.
Miért? Mivel a HF képes erős hidrogénkötések kialakítására. Míg a többi hidracid, amelynek nemfém elemei kevésbé elektronegatívak, alig lehetnek folyékony fázisban, 0 ° C alatt. A sósav például forráspontja -85 ° C.
A hidracidok savas anyagok? A válasz a hidrogénatom pozitív δ + részleges töltésében rejlik. Ha δ + nagyon nagy vagy a HX-kötés nagyon gyenge, akkor a HX erős sav; Csakúgy, mint a halogének hidrohidroxidjaihoz, miután a megfelelő halogenideket vízben oldottuk.
jellemzők
Fizikai
- Láthatatlanul az összes hidracid átlátszó oldat, mivel a HX vízben nagyon jól oldódik. Lehet, hogy sárgás árnyalatúak az oldott HX koncentrációja szerint.
- Dohányzók, ami azt jelenti, hogy sűrű, maró és irritáló füstöket bocsátanak ki (néhányuk még émelygést is okoz). Ennek oka az, hogy a HX molekulák nagyon illékonyak és kölcsönhatásba lépnek az oldatokat körülvevő közeg vízgőzével. Ezenkívül a HX vízmentes formájában gáznemű vegyületek.
-Hidracidok jó elektromos vezetõk. Noha a HX légköri körülmények között gáznemű fajok, a vízben való feloldódás során ionokat szabadítanak fel (H + X -), amelyek lehetővé teszik az áram átadását.
-A forráspontja magasabb, mint a vízmentes formáin. Vagyis a HX (ac), amely a hidracidot jelöli, HX (g) feletti hőmérsékleten forr. Például a hidrogén-klorid, a sósav (g) -85 ° C-on forr, de a hidrogénsav sósav körülbelül 48 ° C.
Miért? Mivel a gáznemű HX molekulákat a víz veszi körül. Kétféle interakció fordulhat elő egyszerre: hidrogénkötések, HX - H 2 O - HX vagy ionszolvatáció, H 3 O + (aq) és X - (aq). Ez a tény közvetlenül kapcsolódik a hidracidok kémiai jellemzőihez.
Kémiai
A hidracidok nagyon savas oldatok, tehát savas H 3 O + protonokkal rendelkeznek, amelyek más anyagokkal való reakcióba léphetnek. Honnan származik a H 3 O + ? A hidrogénatomtól δ + pozitív parciális töltéssel, amely a vízben disszociál és kovalensen beépül egy vízmolekulába:
HX (aq) + H 2 O (l) <=> X - (aq) + H 3 O + (aq)
Vegye figyelembe, hogy az egyenlet egy olyan reakciónak felel meg, amely egyensúlyt teremt. Ha az X - (aq) + H 3 O + (aq) képződése termodinamikai szempontból nagyon kedvező, a HX savas protonját vízbe engedi; és akkor, H 3 O +, mint az új „hordozó”, képes reagálni más vegyülettel, akkor is, ha az utóbbi nem egy erős bázis.
A fentiek magyarázzák a hidracetsavak savas tulajdonságait. Ez vonatkozik minden vízben oldott HX-re; de egyesek savasabb oldatokat hoznak létre, mint mások. Mi ez? Az okok nagyon bonyolultak lehetnek. Nem minden HX (ac) támogatja a fenti egyensúlyt jobbra, azaz X - (ac) + H 3 O + (ac) felé.
savasság
Kivételt képez a hidrogén-fluorid (HF) (aq). A fluor nagyon elektronegatív, ezért lerövidíti a HX-kötés távolságát, erősítve azt a víz általi bomlásának ellen.
Hasonlóképpen, a HF-kötés sokkal jobban átfedi az atom sugara miatt. Másrészről, a H-Cl, H-Br vagy HI kötés gyengébb és hajlamosak a vízben teljes mértékben disszociálódni a fent felvetett egyensúly megszakításának pontjára.
Ennek oka az, hogy a többi halogén vagy halkogén anyag (például kén) nagyobb atomi sugarakkal rendelkezik, és ezért nagyobb orbitálokkal rendelkezik. Következésképpen a HX-kötés gyengébb orbitális átfedést mutat, mivel X nagyobb, ami viszont befolyásolja a sav erőt, amikor vízzel érintkezik.
Tehát a halogének hidrogénsavai savasságának csökkenő sorrendje a következő: HF <HCl
Elnevezéstan
Vízmentes forma
Hogyan nevezik el a hidracideket? Vízmentes formájukban, a HX (g) -ben meg kell említeni őket a hidrogén-halogenidek diktáltaként: az -uro utótag hozzáadásával a nevük végére.
Például a HI (g) egy halogenidből (vagy hidridből) áll, amelyet hidrogén és jód képez, ezért neve hidrogén- jodid. Mivel a nemfémek általában elektronegatívabbak, mint a hidrogén, ennek oxidációs száma +1. A NaH-ban viszont a hidrogén oxidációs száma -1.
Ez egy másik közvetett módszer a molekuláris hidridek megkülönböztetésére a halogénektől vagy a hidrogén-halogenidektől más vegyületektől.
Amint a HX (g) vízzel érintkezik, HX (ac) képlettel jelöljük, és így megkapjuk a hidracidot.
Vizes oldatban
A Hidracid, HX (ac) megnevezéséhez a vízmentes formája utótagját - hidrikus utótaggal kell helyettesíteni. És ezeket savakként kell említeni. Így a fenti példa, HI (aq) nevezik: yod savas víz.
Hogyan alakulnak ki?
A hidrogén-halogenidek közvetlen oldódása
A hidracideket úgy állíthatjuk elő, hogy a megfelelő hidrogén-halogenideket vízben egyszerűen feloldjuk. Ezt a következő kémiai egyenlettel reprezentálhatjuk:
HX (g) => HX (ac)
A HX (g) nagyon jól oldódik vízben, így nincs egyensúly az oldhatóságban, ellentétben annak ionos disszociációjával, hogy savas protonokat szabadítson fel.
Van azonban egy olyan szintetikus módszer, amely előnyös, mivel sókat vagy ásványokat használ fel nyersanyagként, alacsony hőmérsékleten erős savakkal oldva.
Nemfémek sói oldódnak savakkal
Ha az asztali sót, a nátrium-kloridot koncentrált kénsavval oldják fel, a következő reakció következik be:
NaCl (s) + H 2 SO 4 (aq) => (vizes) HCI + NaHSO 4 (aq)
Kénsav adományoz egyik savas protonok a Cl - klorid anion, így átalakítva azt sósavval. A hidrogén-klorid (HCl (g)) kijuthat ebből a keverékből, mert nagyon illékony, különösen, ha a víz koncentrációja nagyon magas. A másik előállított só nátriumsav-szulfát, NaHSO 4.
Előállításának másik módja a kénsav cseréje koncentrált foszforsavval:
NaCl (s) + H 3 PO 4 (aq) => HCl (aq) + NaH 2 PO 4 (aq)
H 3 PO 4 reagál ugyanúgy, mint H 2 SO 4, termelő sósav és nátrium-disav-foszfát. NaCl a forrása a Cl - anion, úgy, hogy szintetizálni a többi hidrogén-halogenidekkel,, sók vagy ásványi anyagokat tartalmazó F -, Br -, I -, S 2-, stb van szükség.
De, a használata H 2 SO 4 vagy H 3 PO 4 attól függ, hogy az oxidatív erejét. H 2 SO 4 egy nagyon erős oxidálószer, arra a pontra, hogy oxidálja még Br - és I - azok Br 2, és I 2 molekuláris formák; az első egy vöröses folyadék, a második egy lila szilárd anyag. Ezért, H 3 PO 4 képviseli az előnyös és alternatív ilyen szintézisek során.
Alkalmazások
Tisztítószerek és oldószerek
A hidracideket alapvetően különféle típusú anyagok feloldására használják. Ennek oka az, hogy erős savak, és bármilyen felületet mérsékelten tisztíthatnak.
Savas protonjait hozzáadják a szennyeződések vagy a szennyeződés vegyületeihez, oldhatósá téve a vizes közegben, majd a víz elviszi őket.
Az említett felület kémiai jellegétől függően egy vagy másik hidrazid használható. Például a hidrogén-fluorid-sav nem használható az üveg tisztításához, mivel az a helyszínen feloldja. Sósavat használják a foltok eltávolítására az úszómedence lapjaitól.
Képesek továbbá kőzetek vagy szilárd minták feloldására, majd kis vagy nagy méretekben felhasználhatók analitikai vagy termelési célokra. Ioncserélő kromatográfia során híg sósavat használunk a megmaradó ionok oszlopának tisztítására.
Savas katalizátorok
Egyes reakciók erősen savas oldatokat igényelnek, hogy felgyorsítsák és csökkentsék a bekövetkező időt. Itt lépnek be a hidraciák.
Erre példa a jódsav használata jégecet szintézisében. Az olajiparnak hidratsavakra is szüksége van a finomítói folyamatokban.
Reagensek szerves és szervetlen vegyületek szintéziséhez
A hidracidek nemcsak savas protonokat, hanem anionjaikat is biztosítják. Ezek az anionok reagálhatnak egy szerves vagy szervetlen vegyülettel, hogy specifikus halogenideket képezzenek. Ilyen módon szintetizálhatók: fluoridok, kloridok, jodidok, bromidok, szelenidek, szulfidok és más vegyületek.
Ezeknek a halogenideknek nagyon sokféle alkalmazása lehet. Például felhasználhatók polimerek, például teflon; vagy közvetítők, amelyekből a halogénatomok beépülnek bizonyos gyógyszerek molekuláris szerkezetébe.
Tegyük fel, hogy a molekula CH 3 CH 2 OH, etanolban, reagál a hidrogén formában etil-klorid:
CH 3 CH 2 OH + HCI => CH 3 CH 2 Cl + H 2 O
Ezen reakciók mindegyike elrejt egy mechanizmust és számos szempontot, amelyeket a szerves szintézisek során figyelembe vesznek.
Példák
Hidracidok esetében nincs sok példa, mivel a lehetséges vegyületek száma természetesen korlátozott. Ezért az alábbiakban felsorolunk néhány további hidracidot a megfelelő nómenklatúrával (az ac rövidítést nem veszik figyelembe):
HF, fluor-fluorid
Bináris hidracid, amelynek HF-molekulái erős hidrogénkötéseket képeznek, arra a pontra, hogy a vízben gyenge sav.
H
Az addig figyelembe vett hidracidektől eltérően, poliatómiai, azaz több mint két atomja van, azonban továbbra is bináris, mivel két elem: kén és hidrogén.
A szögletes MSM-molekulái nem képeznek észrevehető hidrogénkötéseket, és jellegzetes rothadt tojásszagukkal mutathatók ki.
Sósav, sósav
Az egyik legismertebb sav a népkultúrában. Ez is része a gyomornedv összetételének, jelen van a gyomorban, és az emésztő enzimekkel együtt lebontják az ételt.
HBr, hidrogén-bromid
A hidrogén-jódsavhoz hasonlóan a gázfázisban lineáris H-Br molekulákból áll, amelyek a vízbe való belépéskor H + (H 3 O +) és Br - ionokká alakulnak szét.
H
Habár a tellúr bizonyos fémes tulajdonságokkal rendelkezik, a hidrazid kellemetlen és nagyon mérgező gőzöket bocsát ki, mint például a hidrogén-szelenid.
Mint a többi hidrogén-halogenidekkel, a kalkogenidek (csoportból 16, a periódusos rendszer), oldatban termel az anion Te 2-, így a vegyérték van -2.
Irodalom
- Clark J. (2017. április 22.). A hidrogén-halogenidek savassága. Helyreállítva: chem.libretexts.org
- Lumen: Bevezetés a kémiába. Bináris savak. Feltéve: Kurss.lumenlearning.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. június 22.). A bináris sav meghatározása. Helyreállítva: gondolat.com
- D. Scott. Kémiai képletek írása és nómenklatúrája.. Helyreállítva: celinaschools.org
- Madhusha. (2018. február 9.). Különbséget kell tenni a bináris savak és az oxidsavak között. Helyreállítva: pediaa.com
- Wikipedia. (2018). Hidracsav. Helyreállítva: es.wikipedia.org
- Natalie Andrews. (2017. április 24.) A hidrogénsav felhasználása. Helyreállítva: sciencing.com
- StudiousGuy. (2018). Fluorsav: Fontos felhasználások és alkalmazások. Helyreállítva: studiousguy.com