Hidrácidos χαρακτηριστικά, ονοματολογία, χρήσεις και παραδείγματα

Το Υδροξείδια ή δυαδικά οξέα είναι ενώσεις διαλυμένες στο νερό που αποτελούνται από υδρογόνο και ένα μη μεταλλικό στοιχείο: αλογονίδια υδρογόνου. Ο γενικός χημικός τύπος του μπορεί να εκφραστεί ως HX, όπου το Η είναι το άτομο υδρογόνου και το Χ το μη μεταλλικό στοιχείο.

Το Χ μπορεί να ανήκει στην ομάδα 17, τα αλογόνα ή στα στοιχεία της ομάδας 16 που δεν περιλαμβάνουν το οξυγόνο. Σε αντίθεση με τα οξο οξέα, οι υδρογονάνθρακες στερούνται οξυγόνου. Δεδομένου ότι τα υδροξείδια είναι ομοιοπολικά ή μοριακά συστατικά, πρέπει να ληφθεί υπόψη ο δεσμός Η-Χ. Αυτό έχει μεγάλη σημασία και καθορίζει τα χαρακτηριστικά κάθε υδροκαρδίου.

Τι μπορούμε να πούμε για το σύνδεσμο H-X; Όπως φαίνεται στο άνω εικόνα, υπάρχει μόνιμη διπολική ροπή προϊόν ηλεκτραρνητικότητα διαφορετικό από Η και Χ Επειδή το Χ είναι συνήθως περισσότερο ηλεκτραρνητικό από Η, προσελκύει το σύννεφο ηλεκτρονίων και τελειώνει με ένα μερικό αρνητικό φορτίο δ-.

Από την άλλη πλευρά, το Η, όταν δίδει μέρος της πυκνότητας ηλεκτρονίων του στο Χ, τελειώνει με μερική θετική φόρτιση δ +. Όσο πιο αρνητικό είναι δ-, πλουσιότερο σε ηλεκτρόνια θα είναι Χ και τόσο μεγαλύτερη είναι η ανεπάρκεια ηλεκτρονίων του H. Επομένως, ανάλογα με το ποια στοιχείο είναι Χ, ένα υδροαλογονικό μπορεί να είναι περισσότερο ή λιγότερο πολικό.

Η εικόνα αποκαλύπτει επίσης τη δομή των υδραχτών. Το Η-Χ είναι ένα γραμμικό μόριο, το οποίο μπορεί να αλληλεπιδράσει με ένα άλλο από τα άκρα του. Το πιο πολικό HX, τα μόρια του αλληλεπιδρούν με μεγαλύτερη αντοχή ή συγγένεια. Ως αποτέλεσμα, τα σημεία βρασμού ή τήξης σας θα αυξηθούν.

Εν τούτοις, οι αλληλεπιδράσεις Η-Χ-Η-Χ είναι ακόμη αρκετά αδύναμες ώστε να δημιουργήσουν ένα στερεό υδραζίδιο. Επομένως, υπό συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας περιβάλλοντος είναι αέριες ουσίες. εκτός από το HF, το οποίο εξατμίζεται πάνω από τους 20ºC.

Γιατί; Επειδή το HF είναι ικανό να σχηματίζει ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου. Ενώ τα άλλα υδραζίδια, των οποίων τα μη μεταλλικά στοιχεία είναι λιγότερο ηλεκτροαρνητικά, δύσκολα μπορούν να βρίσκονται σε υγρή φάση κάτω από 0 ° C. Το ΗΟΙ, για παράδειγμα, βράζει στους -85 ° C.

Είναι οι όξινες ουσίες υδροξείδιο; Η απάντηση έγκειται στο μερικό θετικό φορτίο δ + στο άτομο υδρογόνου. Εάν το δ + είναι πολύ μεγάλο ή ο δεσμός Η-Χ είναι πολύ ασθενής, τότε το HX θα είναι ένα ισχυρό οξύ. Όπως συμβαίνει με όλους τους υδρογονάνθρακες αλογόνων, μόλις τα αντίστοιχα αλογονίδια τους διαλύονται σε νερό.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά
  • 1.1 Φυσική
  • 1.2 Χημική
• 2 Ονοματολογία
  • 2.1 Άνυδρη μορφή
  • 2.2 Σε υδατικό διάλυμα
• 3 Πώς σχηματίζονται?
  • 3.1 Άμεση διάλυση αλογονούχων υδρογόνων
  • 3.2 Διάλυση των αλάτων των μη-μετάλλων με οξέα
• 4 Χρήσεις
  • 4.1 Καθαριστικά και διαλύτες
  • 4.2 Καταλύτες οξέων
  • 4.3 Αντιδραστήρια για τη σύνθεση οργανικών και ανόργανων ενώσεων
• 5 Παραδείγματα
  • 5.1 HF, υδροφθορικό οξύ
  • 5.2 H2S, υδρόθειο
  • 5.3 HCl, υδροχλωρικό οξύ
  • 5.4 HBr, υδροβρωμικό οξύ
  • 5,5 H2Te, τελαουρικό οξύ
• 6 Αναφορές

Χαρακτηριστικά

Φυσική

-Είναι εμφανές ότι όλα τα υδροξέα είναι διαφανή διαλύματα, καθώς τα ΗΧ είναι πολύ διαλυτά στο νερό. Μπορεί να έχουν κιτρινωπούς τόνους σύμφωνα με τις συγκεντρώσεις διαλελυμένου HX.

-Είναι καπνιστές, πράγμα που σημαίνει ότι εκπέμπουν πυκνούς, διαβρωτικούς και ερεθιστικούς ατμούς (μερικοί από τους οποίους είναι ακόμη και ναυτικοί). Αυτό συμβαίνει επειδή τα μόρια HX είναι πολύ πτητικά και αλληλεπιδρούν με τους υδρατμούς του μέσου που περιβάλλει τα διαλύματα. Επιπροσθέτως, η ΗΧ στις άνυδρες μορφές της είναι αέριες ενώσεις.

-Τα υδρατίδια είναι καλοί αγωγοί ηλεκτρικής ενέργειας. Αν και τα ΗΧ είναι αέρια είδη σε ατμοσφαιρικές συνθήκες, όταν διαλύονται σε νερό απελευθερώνουν ιόντα (Η⁺Χ^-), τα οποία επιτρέπουν τη διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος.

-Τα σημεία βρασμού του είναι ανώτερα από εκείνα των άνυδρων μορφών του. Δηλαδή, το HX (ac), το οποίο υποδηλώνει το υδραζίδιο, βράζει σε θερμοκρασίες υψηλότερες από HX (g). Για παράδειγμα, υδροχλώριο, HCl (g), βράζει στους -85, αλλά το υδροχλωρικό οξύ, το αλογονίδιο υδρογόνου, γύρω 48ºC.

Γιατί; Επειδή τα μόρια αερίου HX περιβάλλονται από μόρια νερού. Μεταξύ τους δύο τύποι αλληλεπιδράσεων μπορούν να συμβούν ταυτόχρονα: δεσμοί υδρογόνου, HX - H₂Ο-ΗΧ ή διαλυτοποίηση των ιόντων, Η₃Ο⁺(ac) και Χ^-(ac). Το γεγονός αυτό σχετίζεται άμεσα με τα χημικά χαρακτηριστικά των υδροξέων.

Χημικές ουσίες

Τα υδραζίδια είναι πολύ όξινα διαλύματα, έτσι έχουν πρωτόνια H οξέος₃Ο⁺ διαθέσιμες για να αντιδράσουν με άλλες ουσίες. Από πού προέρχεται το Η;₃Ο⁺? Από το άτομο υδρογόνου με μερική θετική φόρτιση δ +, το οποίο διασπάται στο νερό και καταλήγει να ενσωματώνεται ομοιοπολικά σε ένα μόριο νερού:

HX (ac) + Η₂O (l) <=> Χ^-(ac) + Η₃Ο⁺(ac)

Σημειώστε ότι η εξίσωση αντιστοιχεί σε μια αντίδραση που δημιουργεί μια ισορροπία. Όταν ο σχηματισμός του Χ^-(ac) + Η₃Ο⁺(ac) είναι πολύ ευνοημένη θερμοδυναμικά, HX θα απελευθερώσει το όξινο πρωτόνιο του σε νερό. και στη συνέχεια, με το Η₃Ο⁺ ως καινούργιο "φορέα", μπορεί να αντιδράσει με μια άλλη ένωση, ακόμη και αν η τελευταία δεν είναι ισχυρή βάση.

Τα παραπάνω εξηγούν τα όξινα χαρακτηριστικά των υδροξειδίων. Αυτό ισχύει για όλα τα HX που διαλύονται στο νερό. αλλά μερικοί παράγουν πιο όξινες λύσεις από άλλες. Γιατί είναι; Οι λόγοι μπορεί να είναι πολύ περίπλοκοι. Όχι όλα τα HX (ac) ευνοούν την προηγούμενη ισορροπία προς τα δεξιά, δηλαδή, προς το Χ^-(ac) + Η₃Ο⁺(ac).

Οξύτητα

Και η εξαίρεση παρατηρείται στο υδροφθορικό οξύ, HF (ac). Το φθόριο είναι πολύ ηλεκτροαρνητικό, επομένως, συντομεύει την απόσταση του δεσμού Η-Χ, ενισχύοντας το ενάντια στην ρήξη του με την επίδραση του νερού.

Ομοίως, ο σύνδεσμος H-F έχει πολύ καλύτερη επικάλυψη για λόγους ατομικού ραδιόφωνου. Αντ 'αυτού, οι δεσμοί Η-Cl, Br ή Η-Η-Ι, είναι ασθενέστερες και τείνουν να διασπώνται πλήρως στο νερό μέχρι το σημείο το σπάσιμο της ισορροπίας υψώνονται πάνω από.

Αυτό συμβαίνει επειδή τα άλλα αλογόνα ή τα χαλκογόνα (θείο, για παράδειγμα), έχουν μεγαλύτερες ατομικές ακτίνες και επομένως πιο ογκώδη τροχιακά. Ως αποτέλεσμα, ο δεσμός Η-Χ εμφανίζει φτωχότερη τροχιακή επικάλυψη, καθώς το Χ είναι μεγαλύτερο, το οποίο με τη σειρά του έχει επίδραση στην οξύτητα όταν έρχεται σε επαφή με το νερό..

Με τον τρόπο αυτό, η φθίνουσα σειρά οξύτητας για τα υδρογόνα των αλογόνων έχει ως εξής: HF< HCl

Ονοματολογία

Άνυδρη μορφή

Πώς τα ονόματα των υδρατμών; Σε άνυδρες μορφές τους, ΗΧ (ζ) θα πρέπει να αναφερθούν ως υπαγορεύεται για αλογονίδια υδρογόνου: προσθήκη ide επίθημα στο τέλος των ονομάτων τους.

Για παράδειγμα, το HI (g) αποτελείται από ένα αλογονίδιο (ή υδρίδιο) που σχηματίζεται από υδρογόνο και ιώδιο, εξ ου και το όνομά του είναι: yoduro του υδρογόνου. Επειδή τα μη-μέταλλα είναι γενικά πιο ηλεκτροαρνητικά από το υδρογόνο, έχουν έναν αριθμό οξείδωσης +1. Στο NaH, από την άλλη πλευρά, το υδρογόνο έχει έναν αριθμό οξείδωσης -1.

Αυτός είναι ένας άλλος έμμεσος τρόπος για τη διαφοροποίηση των μοριακών υδριδίων από αλογόνα ή αλογονίδια υδρογόνου από άλλες ενώσεις.

Μόλις έρθει HX (g) σε επαφή με το νερό, αντιπροσωπεύεται ως HX (ac) και στη συνέχεια το υδραζίδιο είναι.

Σε υδατικό διάλυμα

Για να ονομάσουμε το υδραζίδιο, HX (ac), το επίθεμα -uro των ανύδρων μορφών του πρέπει να αντικατασταθεί από το επίθεμα -υδρικό. Και πρέπει να αναφερθεί ως όξινο στην πρώτη θέση. Έτσι, για το προηγούμενο παράδειγμα, το ΗΙ (ac) ονομάζεται: όξινο ιώδιονερό.

Πώς σχηματίζονται?

Άμεση διάλυση αλογονούχων υδρογόνων

Τα υδραζίδια μπορούν να σχηματιστούν με απλή διάλυση των αντίστοιχων αλογονιδίων υδρογόνου τους σε νερό. Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί από την ακόλουθη χημική εξίσωση:

HX (g) => HX (ac)

Το HX (g) είναι πολύ διαλυτό στο νερό, επομένως δεν υπάρχει ισορροπία διαλυτότητας, σε αντίθεση με τον ιοντικό διαχωρισμό του για απελευθέρωση όξινων πρωτονίων.

Ωστόσο, υπάρχει μια συνθετική μέθοδος που προτιμάται επειδή χρησιμοποιεί άλατα ή μέταλλα ως πρώτη ύλη, τα διαλύει σε χαμηλές θερμοκρασίες με ισχυρά οξέα.

Διάλυση των αλάτων των μη-μετάλλων με οξέα

Εάν το επιτραπέζιο άλας, NaCl, διαλύεται με πυκνό θειικό οξύ, συμβαίνει η ακόλουθη αντίδραση:

NaCl (s) + Η₂Έτσι₄(ac) => HCl (ac) + NaHSO₄(ac)

Το θειικό οξύ δίδει ένα από τα όξινα πρωτόνια του σε χλωριούχο ανιόν^-, μετατρέποντας το σε υδροχλωρικό οξύ. Από αυτό το μείγμα μπορεί να διαφύγει το υδροχλώριο, HCl (g), επειδή είναι πολύ πτητικό, ειδικά εάν η συγκέντρωσή του στο νερό είναι πολύ υψηλή. Το άλλο άλας που παράγεται είναι θειικό οξύ νατρίου, NaHSO₄.

Ένας άλλος τρόπος για την παραγωγή του είναι η αντικατάσταση του θειικού οξέος με το πυκνό φωσφορικό οξύ:

NaCl (s) + Η₃PO₄(ac) => HCl (ac) + NaH₂PO₄(ac)

Το Η₃PO₄ αντιδρά με τον ίδιο τρόπο όπως το Η₂Έτσι₄, που παράγουν υδροχλωρικό οξύ και φωσφορικό δισόξινο νάτριο. Το NaCl είναι η πηγή του ανιόντος Cl^-, έτσι ώστε να συνθέσετε τα άλλα υδραζίδια χρειάζεστε άλατα ή μέταλλα που περιέχουν F^-, Br^-, Εγώ^-, S^2-, κ.λπ..

Αλλά, η χρήση του Η₂Έτσι₄ ή Η₃PO₄ αυτό θα εξαρτηθεί από την οξειδωτική της ισχύ. Το Η₂Έτσι₄ Είναι ένας πολύ ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας, στο σημείο που οξειδώνει ακόμα και το Br^- και εγώ^- στις μοριακές του μορφές Br₂ και εγώ₂? το πρώτο είναι ένα κοκκινωπό υγρό, και το δεύτερο ένα μοβ στερεό. Επομένως, το Η₃PO₄ αντιπροσωπεύει την προτιμώμενη εναλλακτική σε τέτοια σύνθεση.

Χρησιμοποιεί

Καθαριστικά και διαλύτες

Τα υδραξέα ουσιαστικά χρησιμοποιούνται για τη διάλυση διαφορετικών τύπων ύλης. Αυτό συμβαίνει επειδή είναι ισχυρά οξέα και με μέτρο μπορούν να καθαρίσουν οποιαδήποτε επιφάνεια.

Τα όξινα πρωτόνια τους προστίθενται στις ενώσεις των προσμείξεων ή βρωμιά, καθιστώντας τα διαλυτά στο υδατικό μέσο και στη συνέχεια μεταφέρονται από το νερό.

Ανάλογα με τη χημική φύση της εν λόγω επιφάνειας, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα υδραζίδιο ή άλλο. Για παράδειγμα, το υδροφθορικό οξύ δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον καθαρισμό του γυαλιού, καθώς θα το διαλύσει αμέσως. Το υδροχλωρικό οξύ χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση λεκέδων σε πλακάκια πισίνας.

Είναι επίσης ικανά να διαλύουν πετρώματα ή στερεά δείγματα και στη συνέχεια να χρησιμοποιούνται για αναλυτικούς ή παραγωγικούς σκοπούς σε μικρές ή μεγάλες κλίμακες. Σε χρωματογραφία ανταλλαγής ιόντων, χρησιμοποιείται αραιό υδροχλωρικό οξύ για τον καθαρισμό της στήλης των εναπομενόντων ιόντων.

Καταλύτες οξέων

Ορισμένες αντιδράσεις απαιτούν πολύ όξινες λύσεις για να επιταχυνθούν και να μειωθεί ο χρόνος που λαμβάνει χώρα. Εδώ εισέρχονται υδραλικά.

Ένα παράδειγμα αυτού είναι η χρήση υδροϊωδικού οξέος στη σύνθεση παγόμορφου οξικού οξέος. Η βιομηχανία πετρελαίου χρειάζεται επίσης υδραλικά μέσα στις διεργασίες διύλισης.

Αντιδραστήρια για τη σύνθεση οργανικών και ανόργανων ενώσεων

Τα υδροκράνια όχι μόνο παρέχουν πρωτόνια οξέος, αλλά και τα αντίστοιχα ανιόντα τους. Αυτά τα ανιόντα μπορούν να αντιδράσουν με μια οργανική ή ανόργανη ένωση για να σχηματίσουν ένα συγκεκριμένο αλογονίδιο. Με αυτόν τον τρόπο, μπορούν να συντεθούν: φθοριούχα, χλωριούχα, ιωδιούχα, βρωμιούχα, σεληνίδια, σουλφίδια και άλλες ενώσεις.

Αυτά τα αλογονίδια μπορούν να έχουν πολύ διαφορετικές εφαρμογές. Για παράδειγμα, μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη σύνθεση πολυμερών, όπως το Teflon. ή ενδιάμεσοι, από τους οποίους άτομα αλογόνου θα ενσωματωθούν στις μοριακές δομές ορισμένων φαρμάκων.

Υποθέστε το μόριο CH₃CH₂ΟΗ, αιθανόλη, αντιδρά με HCl για να σχηματίσει χλωριούχο αιθύλιο:

CH₃CH₂ΟΗ + ΗΟΙ => CH₃CH₂Cl + Η₂Ο

Κάθε μία από αυτές τις αντιδράσεις κρύβει έναν μηχανισμό και πολλές πτυχές που εξετάζονται στην οργανική σύνθεση.

Παραδείγματα

Δεν υπάρχουν πολλά παραδείγματα διαθέσιμα για τα υδραζίδια, καθώς ο αριθμός των πιθανών ενώσεων είναι φυσικά περιορισμένος. Για το λόγο αυτό, μερικά από τα επιπλέον υδρατίδια παρατίθενται παρακάτω με την αντίστοιχη ονοματολογία (η συντομογραφία (ac) αγνοείται):

HF, υδροφθορικό οξύ

Υδραυλικό δυαδικό σύστημα, των οποίων τα μόρια H-F σχηματίζουν ισχυρούς δεσμούς υδρογόνου, σε τέτοιο βαθμό που σε νερό είναι ασθενές οξύ.

H₂S, υδρόθειο

Σε αντίθεση με τα υδρατίδια που θεωρούνται μέχρι τότε, είναι πολυατομικά, δηλαδή, έχει περισσότερα από δύο άτομα, ωστόσο, εξακολουθεί να είναι δυαδικό επειδή είναι δύο στοιχεία: θείο και υδρογόνο.

Τα γωνιακά μόρια H-S-H δεν σχηματίζουν αξιόλογες γέφυρες υδρογόνου και μπορούν να ανιχνευθούν με τη χαρακτηριστική σάπια οσμή αυγών τους.

HCl, υδροχλωρικό οξύ

Ένα από τα πιο γνωστά οξέα στον λαϊκό πολιτισμό. Συμπεριλαμβάνεται, είναι μέρος της σύνθεσης του γαστρικού χυμού, που υπάρχει στο στομάχι, και μαζί με τα πεπτικά ένζυμα αποικοδομούν τα τρόφιμα.

HBr, υδροβρωμικό οξύ

Όπως το υδροϊωδικό οξύ, η αέρια φάση αποτελείται από γραμμικά μόρια H-Br, τα οποία διαχωρίζονται σε ιόντα Η⁺ (Η₃Ο⁺) και Br^- όταν εισέρχονται στο νερό.

H₂Te, λεκιουρικό οξύ

Αν και το τελλούριο έχει ένα συγκεκριμένο μεταλλικό χαρακτήρα, το υδραζίδιο του εκπέμπει δυσάρεστους και εξαιρετικά δηλητηριώδεις ατμούς, όπως το σεληνθρικό οξύ.

Όπως και τα άλλα υδραζίδια των χαλκογονιδίων (από την ομάδα 16 του περιοδικού πίνακα), σε διάλυμα παράγεται το ανιόν Te^2-, έτσι το σθένος του είναι -2.

Αναφορές

1. Clark J. (22 Απριλίου 2017). Η οξύτητα των αλογονιδίων υδρογόνου. Ανακτήθηκε από: chem.libretexts.org
2. Lumen: Εισαγωγή στη Χημεία. Δυαδικά οξέα. Λαμβάνεται από: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 Ιουνίου 2018). Ορισμός του δυαδικού οξέος. Ανακτήθηκε από: thoughtco.com
4. Κ. D. Scott. Χημική συνταγή & Ονοματολογία. [PDF] Ανακτήθηκε από: celinaschools.org
5. Madhusha (9 Φεβρουαρίου 2018). Διακρίνουμε μεταξύ δυαδικών οξέων και οξυγόνων. Ανακτήθηκε από: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Υδρικό οξύ Ανακτήθηκε από: en.wikipedia.org
7. Natalie Andrews (24 Απριλίου 2017). Οι χρήσεις του υδριωδικού οξέος. Ανακτήθηκε από: sciencing.com
8. StudiousGuy (2018). Υδροφθορικό οξύ: Σημαντικές χρήσεις και εφαρμογές. Ανακτήθηκε από: studiousguy.com