HYDRACIDER: KARAKTERISTIKA, NOMENKLATUR, ANVENDELSER OG EKSEMPLER - KEMI - 2025

De hydrohaliske eller binære syrer opløses i vandforbindelser, der består af brint og et ikke-metallisk element: hydrogenhalogenider. Dens generelle kemiske formel kan udtrykkes som HX, hvor H er hydrogenatom, og X er det ikke-metalliske element.

X kan høre til gruppe 17, halogenerne eller til elementerne i gruppe 16 uden at indbefatte ilt. I modsætning til oxoidsyrer mangler hydracider ilt. Da hydracider er kovalente eller molekylære forbindelser, skal HX-bindingen overvejes. Dette er af stor betydning og definerer karakteristikaene for hvert hydracid.

Kilde: Gabriel Bolívar

Hvad med HX-linket? Som det kan ses på billedet ovenfor, er der et permanent dipolmomentprodukt af de forskellige elektronegativiteter mellem H og X. Da X normalt er mere elektronegativ end H, tiltrækker det sin elektronsky og ender med en negativ delladning δ-.

På den anden side ender H, der giver en del af dens elektrondensitet til X, en positiv delvis ladning δ +. Jo mere negativ δ-, jo rigere på elektroner X vil være, og jo større er elektronmangel på H. Afhængigt af hvilket element X er, kan et hydracid være mere eller mindre polært.

Billedet afslører også strukturen af ​​hydraciderne. HX er et lineært molekyle, der kan interagere med en anden i en af ​​dens ender. Jo mere polær HX er, desto stærkere eller affinitet vil dens molekyler interagere med. Som et resultat vil dets kogende eller smeltepunkter stige.

HX-HX-interaktionerne er dog stadig svage nok til at give anledning til et fast hydracid. Af denne grund er de luftformige stoffer under tryk og omgivelsestemperatur; Med undtagelse af HF, som fordamper over 20 ° C.

Hvorfor? Fordi HF er i stand til at danne stærke hydrogenbindinger. Mens de andre hydracider, hvis ikke-metalliske elementer er mindre elektronegative, kan de næppe være i væskefasen under 0 ° C. HCI koger for eksempel ved ca. -85 ° C.

Er hydracider sure stoffer? Svaret ligger i den positive delvise ladning 6 + på hydrogenatom. Hvis δ + er meget stor, eller HX-bindingen er meget svag, vil HX være en stærk syre; Som med alle hydroensyrer i halogenerne, når deres respektive halogenider opløses i vand.

egenskaber

Fysisk

-Synligt er alle hydracider transparente opløsninger, da HX er meget opløselig i vand. De kan have gulaktige toner i henhold til koncentrationerne af opløst HX.

-De er rygere, hvilket betyder, at de afgiver tætte, ætsende og irriterende dampe (nogle af dem er endda kvalmende). Dette skyldes, at HX-molekylerne er meget flygtige og interagerer med vanddampen i mediet, der omgiver opløsningerne. Endvidere er HX i dets vandfri form gasforbindelser.

-Hydracider er gode ledere af elektricitet. Selvom HX er gasformige arter under atmosfæriske forhold, frigiver de ioner (H ⁺ X ^-), som tillader elektrisk strøm, når de opløses i vand.

-Dens kogepunkter er højere end dens vandfri form. Det vil sige, HX (ac), der betegner det hydracide, koges ved temperaturer over HX (g). For eksempel koges hydrogenchlorid, HCI (g), ved -85 ° C, men saltsyre, dets hydracid, er omkring 48 ° C.

Hvorfor? Fordi de gasformige HX-molekyler er omgivet af dem af vand. To typer interaktioner kan forekomme på samme tid: hydrogenbindinger, HX - H ₂ O - HX eller solvatisering af ioner, H ₃ O ⁺ (aq) og X ^- (aq). Denne kendsgerning er direkte relateret til de kemiske egenskaber ved hydracider.

Kemisk

Hydracider er meget sure opløsninger, så de har sure protoner H ₃ O ⁺ til reaktion med andre stoffer. Hvor kommer H ₃ O ^{+ fra} ? Fra hydrogenatom med en positiv delvis ladning δ +, der dissocieres i vand og ender med kovalent inkorporering i et vandmolekyle:

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

Bemærk, at ligningen svarer til en reaktion, der etablerer en ligevægt. Når dannelsen af X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq) er termodynamisk meget begunstiget, HX vil frigive sit sur proton i vand; og så er det, med H ₃ O ⁺ som sin nye "bærer", kan reagere med en anden forbindelse, selv om sidstnævnte ikke er en stærk base.

Ovenstående forklarer de sure egenskaber ved hydracider. Dette er tilfældet for al HX opløst i vand; men nogle genererer mere sure opløsninger end andre. For hvad er dette? Årsagerne kan være meget komplicerede. Ikke alle HX (ac) favoriserer ovennævnte ligevægt mod højre, det vil sige mod X ^- (ac) + H ₃ O ⁺ (ac).

Syreindhold

Og undtagelsen er observeret i fluoridsyre, HF (aq). Fluor er meget elektronegativt, derfor forkorter den afstanden af ​​HX-bindingen og styrker den mod dens nedbrydning ved hjælp af vand.

Ligeledes har HF-bindingen meget bedre overlapning af atomaradiusårsager. På den anden side er H-Cl-, H-Br- eller HI-bindingerne svagere og har en tendens til at adskilles fuldstændigt i vand til det punkt at bryde den balance, der er hævet ovenfor.

Dette skyldes, at de andre halogener eller chalcogener (f.eks. Svovl) har større atomradier og derfor større orbitaler. Følgelig udviser HX-bindingen dårligere orbitaloverlapning, efterhånden som X er større, hvilket igen påvirker syrekraften, når den er i kontakt med vand.

Den sænkende grad af surhedsgrad for halogenernes hydroksyrer er således den følgende: HF <HCI

nomenklatur

Vandfri form

Hvordan kaldes hydracider? I deres vandfrie former, HX (g), skal de nævnes som dikteret for hydrogenhalogenider: ved at tilføje suffikset –uro til slutningen af ​​deres navne.

F.eks. Består HI (g) af et halogenid (eller hydrid) dannet af brint og jod, derfor hedder det: brintiodid. Da ikke-metaller generelt er mere elektronegative end brint, har det et oxidationsnummer på +1. I NaH på den anden side har brint et oxidationsnummer på -1.

Dette er en anden indirekte måde til at differentiere molekylære hydrider fra halogener eller hydrogenhalogenider fra andre forbindelser.

Når HX (g) kommer i kontakt med vand, repræsenteres det som HX (ac), og hydracidet opnås derefter.

I vandig opløsning

For at navngive det hydracide, HX (ac), skal suffikset –uro af dets vandfri former erstattes med suffikset –hydratisk. Og de skal nævnes som syrer i første omgang. Således for ovenstående eksempel, HI (aq) er navngivet som: yod syre vand.

Hvordan dannes de?

Direkte opløsning af hydrogenhalogenider

Hydracider kan dannes ved blot at opløse deres tilsvarende hydrogenhalogenider i vand. Dette kan repræsenteres ved følgende kemiske ligning:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) er meget opløselig i vand, så der er ingen balance i opløselighed i modsætning til dens ioniske dissociation for at frigive sure protoner.

Der er imidlertid en syntetisk metode, der foretrækkes, fordi den bruger salte eller mineraler som råmateriale, hvor de opløses ved lave temperaturer med stærke syrer.

Opløsning af salte af ikke-metaller med syrer

Hvis bordsalt, NaCl, opløses med koncentreret svovlsyre, forekommer følgende reaktion:

NaCl (s) + H ₂ SO ₄ (aq) => HCI (aq) + NaHSO ₄ (aq)

Svovlsyre donerer en af ​​sine sure protoner til Cl ^- chlorid-anionen, hvorved den omdannes til saltsyre. Hydrogenchlorid, HCl (g), kan undslippe fra denne blanding, fordi den er meget flygtig, især hvis dens koncentration i vand er meget høj. Det andet producerede salt er natriumsyresulfat, NaHSO ₄.

En anden måde at fremstille det på er at erstatte svovlsyre med koncentreret fosforsyre:

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

H ₃ PO ₄ reagerer på samme måde som H ₂ SO ₄, der producerer saltsyre og natrium disyre phosphat. NaCl er kilden til Cl ^- anionen, så det er nødvendigt at syntetisere de andre hydracider, salte eller mineraler, der indeholder F ^-, Br ^-, I ^-, S ^2-, etc..

Men anvendelsen af H ₂ SO ₄ eller H ₃ PO ₄ vil afhænge af dens oxidative styrke. H ₂ SO ₄ er et meget stærkt oxidationsmiddel, til det punkt, at det oxiderer selv Br ^- og jeg ^- til deres Br ₂ og jeg ₂ molekylære former; den første er en rødlig væske, og den anden et lilla fast stof. Derfor, H ₃ PO ₄ repræsenterer det foretrukne alternativ i sådanne synteser.

Applikationer

Rengøringsmidler og opløsningsmidler

Hydracider bruges hovedsageligt til at opløse forskellige typer stof. Dette er fordi de er stærke syrer og kan rengøre enhver overflade i moderate mængder.

Dets sure protoner sættes til forbindelserne med urenheder eller snavs, hvilket gør dem opløselige i det vandige medium og føres derefter væk af vandet.

Afhængig af den kemiske natur af den nævnte overflade, kan en hydracid eller en anden anvendes. For eksempel kan ikke fluoridsyre bruges til at rense glas, da det vil opløse det på stedet. Saltsyre bruges til at fjerne pletter fra swimmingpoolsfliser.

De er også i stand til at opløse sten eller faste prøver og derefter bruges til analytiske eller produktionsformål på små eller store skalaer. Ved ionbytningskromatografi bruges fortyndet saltsyre til at rense søjlen af ​​resterende ioner.

Syrekatalysatorer

Nogle reaktioner kræver meget sure opløsninger for at fremskynde dem og reducere den tid, de finder sted. Det er her hydraciderne kommer ind.

Et eksempel på dette er brugen af ​​hydrojodsyre til syntese af iseddike. Olieindustrien har også brug for hydracider i raffinaderiprocesser.

Reagenser til syntese af organiske og uorganiske forbindelser

Hydracider giver ikke kun sure protoner, men også deres respektive anioner. Disse anioner kan reagere med en organisk eller uorganisk forbindelse til dannelse af et specifikt halogenid. På denne måde kan de syntetiseres: fluorider, chlorider, iodider, bromider, selenider, sulfider og andre forbindelser.

Disse halogenider kan have meget forskellige anvendelser. For eksempel kan de bruges til at syntetisere polymerer, såsom Teflon; eller mellemmænd, hvorfra halogenatomerne vil blive inkorporeret i molekylstrukturer af visse lægemidler.

Antag molekylet CH ₃ CH ₂ OH, ethanol, reagerer med HCI til udformningen ethylchlorid:

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

Hver af disse reaktioner skjuler en mekanisme og mange aspekter, der overvejes i organiske synteser.

eksempler

Der er ikke mange eksempler tilgængelige for hydracider, da antallet af mulige forbindelser er naturligt begrænset. Af denne grund er nogle yderligere hydracider med deres respektive nomenklatur angivet nedenfor (forkortelsen (ac) ignoreres):

HF, fluoridsyre

Binært hydracid, hvis HF-molekyler danner stærke hydrogenbindinger, til det punkt, at det i vand er en svag syre.

H

I modsætning til de indtil da betragtede hydracider er det polyatomisk, det vil sige, det har mere end to atomer, men det fortsætter med at være binært, da det består af to elementer: svovl og brint.

Dets kantede MSM-molekyler danner ikke mærkbare hydrogenbindinger og kan detekteres ved deres karakteristiske rådne æg lugt.

HCI, saltsyre

En af de mest kendte syrer i populærkulturen. Det er endda en del af sammensætningen af ​​gastrisk juice, der findes i maven, og sammen med fordøjelsesenzymer nedbryder de mad.

HBr, hydrobromsyre

Ligesom hydrojodsyre består den i gasfasen af ​​lineære H-Br-molekyler, der dissocieres i H ⁺ (H ₃ O ⁺) og Br ^- ioner, når de kommer ind i vand.

H

Selvom tellur har en bestemt metallisk karakter, afgiver dets hydracide ubehagelige og meget giftige dampe, som f.eks. Hydrogenselenid.

Som de andre hydracider af chalcogenider (fra gruppe 16 i den periodiske tabel) producerer den i opløsning anionen Te ^2-, så dens valens er -2.

Referencer

1. Clark J. (22. april 2017). Hydrogenhalogenidernes syre. Gendannes fra: chem.libretexts.org
2. Lumen: Introduktion til kemi. Binære syrer. Taget fra: kurser.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (22. juni 2018). Definition af binær syre. Gendannes fra: thoughtco.com
4. Mr. D. Scott. Kemisk formelskrivning & nomenklatur.. Gendannet fra: celinaschools.org
5. Madhusha. (9. februar 2018). Skeln mellem binære syrer og iltfrie syrer. Gendannes fra: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Hydracid syre. Gendannet fra: es.wikipedia.org
7. Natalie Andrews. (24. april 2017). Anvendelser af hydriodic acid. Gendannes fra: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). Vandfluoridsyre: Vigtige anvendelser og applikationer. Gendannes fra: studiousguy.com