Hidrácidoksen ominaisuudet, nimikkeistö, käyttötavat ja esimerkit

hidrácidos tai binääriset hapot ovat veteen liuotettuja yhdisteitä, jotka koostuvat vedystä ja ei-metallisesta elementistä: vetyhalogenideista. Sen yleinen kemiallinen kaava voidaan ilmaista HX: nä, jossa H on vetyatomi ja X on ei-metallinen elementti.

X voi kuulua ryhmään 17, halogeeneihin tai ryhmään 16 elementteihin, jotka eivät sisällä happea. Toisin kuin oksohapot, hiilivetyjen puuttuu happi. Koska hydridit ovat kovalenttisia tai molekyyliyhdisteitä, H-X-sidos on otettava huomioon. Tämä on erittäin tärkeää ja määrittelee kunkin vesihapon ominaisuudet.

Mitä H-X-linkistä voidaan sanoa? Kuten edellä olevasta kuvasta voidaan nähdä, H: n ja X: n välisten eri elektronegativiteettien tuottama dipolimomentti on pysyvä. Koska X on yleensä elektronegatiivisempi kuin H, se houkuttelee sen elektronisen pilven ja päättyy negatiiviseen osittaiseen varaukseen δ-.

Toisaalta H, kun se tuottaa osan sen elektronitiheydestä X: ään, päättyy osittaiseen positiiviseen varaukseen δ +. Mitä negatiivisempi on δ-, rikkaampi elektroneissa on X ja sitä suurempi on H: n elektroninen puutos. Sen vuoksi riippuen siitä, mikä elementti on X, hydratsidi voi olla enemmän tai vähemmän polaarinen.

Kuva paljastaa myös happojen rakenteen. H-X on lineaarinen molekyyli, joka voi olla vuorovaikutuksessa toisen kanssa jonkin sen päästä. Mitä enemmän polaarinen HX, sen molekyylit ovat vuorovaikutuksessa suurempien voimien tai affiniteetin kanssa. Tämän seurauksena kiehumis- tai sulamispisteet kasvavat.

H-X-H-X-vuorovaikutukset ovat kuitenkin vielä riittämättömiä kiinteän hydratsidin muodostamiseksi. Siksi paine- ja ympäristön lämpötiloissa ovat kaasumaiset aineet; paitsi HF, joka haihtuu yli 20 ºC: n lämpötilaan.

Miksi? Koska HF kykenee muodostamaan vahvoja vetysidoksia. Vaikka muut hydratsidit, joiden ei-metalliset elementit ovat vähemmän elektronegatiivisia, voivat tuskin olla nestefaasissa alle 0 ° C: ssa. Esimerkiksi HCI kiehuu -85 ° C: ssa.

Ovatko happamat aineet happamat? Vastaus on vetyatomin osittainen positiivinen varaus δ +. Jos δ + on hyvin suuri tai H-X-sidos on hyvin heikko, HX on vahva happo; Kuten kaikki halogeenien hiilivedyt, kun niiden vastaavat halogenidit on liuotettu veteen.

indeksi

• 1 Ominaisuudet
  • 1.1 Fyysinen
  • 1.2 Kemiallinen
• 2 Nimikkeistö
  • 2.1 Vedetön muoto
  • 2.2 Vesiliuoksessa
• 3 Miten ne muodostuvat?
  • 3.1 Vetyhalogenidien suora liukeneminen
  • 3.2 Ei-metallien suolojen liuottaminen happoihin
• 4 Käyttö
  • 4.1 Puhdistusaineet ja liuottimet
  • 4.2 Happokatalyytit
  • 4.3 Reagenssit orgaanisten ja epäorgaanisten yhdisteiden synteesiin
• 5 Esimerkkejä
  • 5.1 HF, fluorivetyhappo
  • 5,2 H2S, vetysulfidi
  • 5,3 HCI, kloorivetyhappo
  • 5,4 HBr, bromivetyhappo
  • 5,5 H2Te, telluurihappo
• 6 Viitteet

piirteet

fyysinen

-Näkyvästi kaikki vesihapot ovat läpinäkyviä liuoksia, koska HX on hyvin liukoinen veteen. Niillä voi olla kellertäviä sävyjä liuenneen HX: n pitoisuuksien mukaan.

-Ne ovat tupakoitsijoita, mikä tarkoittaa, että he antavat tiheitä, syövyttäviä ja ärsyttäviä höyryjä (jotkut niistä ovat jopa pahoinvoivia). Tämä johtuu siitä, että HX-molekyylit ovat hyvin haihtuvia ja vuorovaikutuksessa liuoksia ympäröivän väliaineen vesihöyryn kanssa. Lisäksi HX sen vedettömissä muodoissa ovat kaasumaisia ​​yhdisteitä.

-Vesihapot ovat hyviä sähkönjohtimia. Vaikka HX ovat kaasumaisia ​​lajeja ilmakehän olosuhteissa, kun ne liukenevat veteen, ne vapauttavat ioneja (H⁺X^-), jotka mahdollistavat sähkövirran kulun.

-Sen kiehumispisteet ovat parempia kuin vedettömissä muodoissaan. Toisin sanoen HX (ac), joka tarkoittaa hydratsidia, kiehuu korkeammissa lämpötiloissa kuin HX (g). Esimerkiksi kloorivety, HCI (g), kiehuu -85 ° C: ssa, mutta kloorivetyhappo, sen hydrácido, noin 48 ° C..

Miksi? Koska HX-kaasumolekyylit ympäröivät vesimolekyylejä. Niiden välillä voi esiintyä samanaikaisesti kahdenlaisia ​​vuorovaikutuksia: vety-sidoksia, HX-H₂O-HX tai ionien solvaatio, H₃O⁺(ac) ja X^-(Aq). Tämä seikka liittyy suoraan vesihappojen kemiallisiin ominaisuuksiin.

kemiallinen

Hydratsidit ovat hyvin happamia liuoksia, joten niillä on H-happoprotoneja₃O⁺ käytettävissä muiden aineiden kanssa. Mistä H tulee?₃O⁺? Vetyatomista, jolla on osittainen positiivinen varaus δ +, joka hajoaa vedessä ja päätyy sisällyttämään kovalenttisesti vesimolekyyliin:

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

Huomaa, että yhtälö vastaa reaktiota, joka muodostaa tasapainon. Kun muodostuu X^-(ac) + H₃O⁺(ac) on termodynaamisesti erittäin suosittu, HX vapauttaa hapon protoni veteen; ja sitten tämä, kun H₃O⁺ sen uusi "kantaja" voi reagoida toisen yhdisteen kanssa, vaikka jälkimmäinen ei ole vahva emäs.

Edellä selitetään hydridien happamat ominaisuudet. Tämä pätee kaikkiin veteen liuotettuihin HX: iin; mutta jotkut tuottavat enemmän happamia ratkaisuja kuin toiset. Miksi se on? Syyt voivat olla hyvin monimutkaisia. Kaikki HX (ac) eivät edistä edellistä tasapainoa oikealle eli X: lle^-(ac) + H₃O⁺(Aq).

happamuus

Ja poikkeus on havaittu fluorivetyhapossa, HF (ac). Fluori on hyvin elektronegatiivinen, joten se lyhentää H-X-sidoksen etäisyyttä ja vahvistaa sitä sen rikkoutumisesta veden vaikutuksesta..

Vastaavasti H-F-linkillä on paljon parempi päällekkäisyys atomiradioissa. Sitä vastoin H-Cl-, H-Br- tai H-I-sidokset ovat heikompia ja pyrkivät dissosioitumaan täydellisesti vedessä siihen pisteeseen, että se hajoaa aikaisemmin nostetulla tasapainolla.

Tämä johtuu siitä, että muilla halogeeneilla tai kalkogeeneilla (esimerkiksi rikki) on suuremmat atomisäteet ja siten laajemmat kiertoradat. Tämän seurauksena H-X-sidoksella on huonompi kiertoradan päällekkäisyys, koska X on suurempi, mikä puolestaan ​​vaikuttaa haponlujuuteen kosketuksissa veden kanssa..

Tällä tavoin halogeenien hydrogeenien happamuuden vähenevä järjestys on seuraava: HF< HCl

nimistö

Vedetön muoto

Miten vesihapot nimetään? Niiden vedettömissä muodoissa, HX (g), ne olisi mainittava sanotun mukaisesti vetyhalogenideille: lisäämällä suffiksi -uro niiden nimien loppuun.

Esimerkiksi HI (g) koostuu halogenidista (tai hydridistä), joka muodostuu vedystä ja jodista, jolloin sen nimi on: yodAurochs vetyä. Koska ei-metallit ovat yleensä enemmän elektronegatiivisia kuin vety, sen hapettumisluku on +1. NaH: ssa sen sijaan vedyn hapettumisluku on -1.

Tämä on toinen epäsuora tapa erottaa molekyylihydridit halogeeneista tai vetyhalogenideista muista yhdisteistä.

Kun HX (g) joutuu kosketuksiin veden kanssa, se esitetään HX (ac): na ja sitten hydratsidi on.

Vesiliuoksessa

Hydratsidin, HX (ac), nimeämiseksi sen vedettömien muotojen sufiksi -uro on korvattava suffiksilla -hydric. Ensinnäkin se on mainittava happona. Näin ollen edellisessä esimerkissä HI (ac) on nimetty seuraavasti: happo yodvesi.

Miten ne muodostuvat?

Vetyhalogenidien suora liukeneminen

Hydratsidit voidaan muodostaa yksinkertaisesti liuottamalla niiden vastaavat vetyhalogenidit vedessä. Tätä voidaan esittää seuraavalla kemiallisella yhtälöllä:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) on ​​hyvin liukoinen veteen, joten liukoisuus ei ole tasapainossa, toisin kuin sen ioninen dissosiointi happamien protonien vapauttamiseksi.

On kuitenkin olemassa synteettinen menetelmä, joka on edullinen, koska se käyttää suoloja tai mineraaleja raaka-aineena ja liuottaa ne alhaisissa lämpötiloissa vahvoilla hapoilla.

Ei-metallien suolojen liuottaminen happoihin

Jos pöytäsuola, NaCl, liuotetaan väkevään rikkihappoon, tapahtuu seuraava reaktio:

NaCl (s) + H₂SW₄(ac) => HCI (ac) + NaHSO₄(Aq)

Rikkihappo luovuttaa yhden happo-protoneistaan ​​Cl-kloridianionille^-, se muuttuu kloorivetyhapoksi. Tästä seoksesta voi poistua kloorivety, HCl (g), koska se on hyvin haihtuvaa, varsinkin jos sen konsentraatio vedessä on hyvin korkea. Toinen tuotettu suola on natriumhapposulfaatti, NaHSO₄.

Toinen tapa valmistaa se on korvata rikkihappo väkevän fosforihapon kanssa:

NaCl (s) + H₃PO₄(ac) => HCI (ac) + NaH₂PO₄(Aq)

H₃PO₄ se reagoi samalla tavalla kuin H₂SW₄, tuotetaan suolahappoa ja natriumdihappofosfaattia. NaCl on Cl-anionin lähde^-, niin että muiden hydratsiinien syntetisoimiseksi tarvitset suoloja tai mineraaleja, jotka sisältävät F: tä^-, br^-, minä^-, S^2-, etc.

Mutta H: n käyttö₂SW₄ tai H₃PO₄ se riippuu sen oksidatiivisesta lujuudesta. H₂SW₄ Se on erittäin voimakas hapetin, siinä määrin, että se hapettaa jopa Br: n^- ja minä^- sen molekyylimuodoissa Br₂ ja minä₂; ensimmäinen on punertava neste ja toinen violetti kiinteä aine. Siksi H₃PO₄ on edullinen vaihtoehto tällaisessa synteesissä.

sovellukset

Puhdistusaineet ja liuottimet

Vesivetyjä käytetään pääasiassa erilaisten aineiden liukenemiseen. Tämä johtuu siitä, että ne ovat vahvoja happoja, ja kohtuullisesti ne voivat puhdistaa minkä tahansa pinnan.

Niiden happo-protonit lisätään epäpuhtauksien tai lian yhdisteisiin, jolloin ne liukenevat vesipitoiseen väliaineeseen ja vedetään sitten pois vedestä.

Mainitun pinnan kemiallisesta luonteesta riippuen voidaan käyttää hydratsidia tai muuta. Esimerkiksi fluorivetyhappoa ei voida käyttää lasin puhdistamiseen, koska se liuottaa sen välittömästi. Kloorivetyhappoa käytetään tahrojen poistamiseen uima-altaiden laatoista.

Ne kykenevät myös liuottamaan kiviä tai kiinteitä näytteitä ja sitten niitä käytetään analyyttisiin tai tuotantotarkoituksiin pienissä tai suurissa mittakaavoissa. Ioninvaihtokromatografiassa käytetään laimeaa suolahappoa jäljellä olevien ionien kolonnin puhdistamiseen.

Happokatalyytit

Jotkin reaktiot vaativat hyvin happamia ratkaisuja niiden nopeuttamiseksi ja ajankohdan lyhentämiseksi. Siihen tulee vesihappoja.

Esimerkkinä tästä on hydrojodihapon käyttö jääetikkahapon synteesissä. Öljyteollisuus tarvitsee myös jalostamoprosesseissa happoja.

Reagenssit orgaanisten ja epäorgaanisten yhdisteiden synteesiin

Vetyhapot eivät ainoastaan ​​tarjoa happamia protoneja vaan myös niiden vastaavia anioneja. Nämä anionit voivat reagoida orgaanisen tai epäorgaanisen yhdisteen kanssa spesifisen halogenidin muodostamiseksi. Tällä tavalla voidaan syntetisoida: fluoridit, kloridit, jodidit, bromidit, selenidit, sulfidit ja muut yhdisteet enemmän.

Näillä halogenideilla voi olla hyvin erilaisia ​​sovelluksia. Niitä voidaan käyttää esimerkiksi polymeerien, kuten teflonin, syntetisoimiseen; tai välittäjät, joista halogeeniatomit sisällytetään tiettyjen lääkkeiden molekyylirakenteisiin.

Oletetaan CH-molekyyli₃CH₂OH, etanoli, reagoi HCl: n kanssa muodostaen etyylikloridia:

CH₃CH₂OH + HCI => CH₃CH₂Cl + H₂O

Kukin näistä reaktioista piilottaa mekanismin ja monia näkökohtia, joita orgaanisessa synteesissä tarkastellaan.

esimerkit

Hydratsideille ei ole saatavilla monia esimerkkejä, koska mahdollisten yhdisteiden lukumäärä on luonnollisesti rajoitettu. Tästä syystä jotkut ylimääräiset vesihapot on lueteltu alla niiden nimikkeistön kanssa (lyhenne (ac) jätetään huomiotta):

HF, fluorivetyhappo

Hydraulinen binääri, jonka H-F-molekyylit muodostavat vahvoja vety- sidoksia, siinä määrin, että vedessä se on heikko happo.

H₂S, vetysulfidi

Toisin kuin tähän saakka pidetyt vesihapot, se on polyatominen, eli siinä on enemmän kuin kaksi atomia, mutta se on edelleen binäärinen, koska se on kaksi elementtiä: rikki ja vety.

Sen H-S-H-kulmamolekyylit eivät muodosta tuntuvia vetysiltoja, ja ne voidaan havaita niiden ominaiseen märehtyneeseen munanhajuun.

HCl, kloorivetyhappo

Yksi tunnetuimmista hapoista populaarikulttuurissa. Sisältää, se on osa mahalaukun mehua, joka on läsnä mahassa, ja yhdessä ruoansulatusentsyymien kanssa hajottavat ruokaa.

HBr, bromivetyhappo

Samalla tavoin kuin hydrojodihappo, kaasufaasi koostuu lineaarisista H-Br-molekyyleistä, jotka hajoavat H-ioneissa⁺ (H₃O⁺) ja Br^- kun he tulevat veteen.

H₂Te, telluurihappo

Vaikka telluurilla on tietty metallinen luonne, sen hydratsidi antaa epämiellyttäviä ja erittäin myrkyllisiä höyryjä, kuten selenhydriinihappoa.

Kuten muutkin kalkogenidien hydratsidit (jaksollisen taulukon ryhmästä 16), liuoksessa saadaan anioni Te^2-, joten sen valenssi on -2.

viittaukset

1. Clark J. (22. huhtikuuta 2017). Vetyhalogenidien happamuus. Haettu osoitteesta: chem.libretexts.org
2. Lumen: Johdatus kemiaan. Binaarihapot. Otettu: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22. kesäkuuta 2018). Määritelmä binaarihappoa. Haettu osoitteesta thinkco.com
4. Herra D. Scott. Kemiallisen kaavan kirjoittaminen ja nimikkeistö. [PDF]. Haettu osoitteesta celinaschools.org
5. Madhusha. (9. helmikuuta 2018). Erota binaarihapot ja oksihapot. Haettu osoitteesta pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Hiilihappo Haettu osoitteesta: en.wikipedia.org
7. Natalie Andrews (24. huhtikuuta 2017). Hydriodihapon käyttö. Haettu osoitteesta: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). Hydrofluorihappo: Tärkeitä käyttötarkoituksia ja sovelluksia. Haettu osoitteesta: studiousguy.com