HYDRACIDER: EGENSKAPER, NOMENKLATUR, ANVÄNDNING OCH EXEMPEL - KEMI - 2025

De hydrohaliska eller binära syrorna löses i vattenföreningar som består av väte och ett icke-metalliskt element: vätehalogenider. Dess allmänna kemiska formel kan uttryckas som HX, där H är väteatomen, och X är det icke-metalliska elementet.

X kan tillhöra grupp 17, halogener eller till elementen i grupp 16 utan att inkludera syre. Till skillnad från oxo-syror saknar hydracider syre. Eftersom hydracider är kovalenta eller molekylära föreningar måste HX-bindningen beaktas. Detta är av stor betydelse och definierar egenskaperna hos varje hydracid.

Källa: Gabriel Bolívar

Vad sägs om HX-länken? Som framgår av bilden ovan finns det en permanent dipolmomentprodukt av de olika elektronegativiteterna mellan H och X. Eftersom X vanligtvis är mer elektronegativt än H, drar det till sig sitt elektronmoln och slutar med en negativ delladdning 5.

Å andra sidan slutar H, vilket ger en del av sin elektrondensitet till X, med en positiv partiell laddning 5 +. Ju mer negativt 6- är, desto rikare på elektroner X kommer att vara och desto större är elektronbristen på H. Beroende på vilket element X är kan en hydracid vara mer eller mindre polär.

Bilden avslöjar också strukturen hos hydraciderna. HX är en linjär molekyl som kan interagera med en annan i en av dess ändar. Ju mer polär HX är, desto starkare eller affinitet kommer dess molekyler att interagera med. Som ett resultat kommer dess kok- eller smältpunkter att öka.

Men HX-HX-interaktionerna är fortfarande tillräckligt svaga för att ge upphov till en fast hydracid. Av detta skäl är de gasformiga ämnen under tryck och omgivningstemperatur; Med undantag av HF, som förångas över 20 ° C.

Varför? Eftersom HF kan bilda starka vätebindningar. Medan de andra hydraciderna, vars icke-metalliska element är mindre elektronegativa, kan de knappast befinna sig i vätskefasen under 0 ° C. HCl kokar till exempel vid cirka -85 ° C.

Är hydracider sura ämnen? Svaret ligger i den positiva partiella laddningen 5 + på väteatomen. Om 5 + är mycket stor eller HX-bindningen är mycket svag, kommer HX att vara en stark syra; Liksom med alla halogenerna har syrorna, när deras respektive halogenider har lösts upp i vatten.

egenskaper

Fysisk

-Visligen är alla hydracider transparenta lösningar, eftersom HX är mycket lösliga i vatten. De kan ha gulaktiga toner beroende på koncentrationen av upplöst HX.

-De är rökare, vilket innebär att de avger täta, frätande och irriterande ångor (vissa av dem är till och med illamående). Detta beror på att HX-molekylerna är mycket flyktiga och samverkar med vattenångan i mediet som omger lösningarna. Vidare är HX i dess vattenfria former gasföreningar.

-Hydracider är goda elektriska ledare. Även om HX är gasformiga arter vid atmosfäriska förhållanden, när de upplöses i vatten, frigör de joner (H ⁺ X ^- ), vilket möjliggör passage av elektrisk ström.

-Detta kokpunkter är högre än de för vattenfria former. Det vill säga, HX (ac), som anger hydraciden, kokar vid temperaturer över HX (g). Till exempel kokar väteklorid, HCl (g), vid -85 ° C, men saltsyra, dess vätehalt, är omkring 48 ° C.

Varför? Eftersom de gasformiga HX-molekylerna är omgivna av de av vatten. Två typer av interaktioner kan förekomma på samma gång: vätebindningar, HX - H ₂ O - HX, eller jon solvatisering, H ₃ O ⁺ (aq) och X ^- (aq). Detta faktum är direkt relaterat till de kemiska egenskaperna hos hydracider.

Kemisk

Hydracider är mycket sura lösningar, så de har sura protoner H ₃ O ⁺ tillgängliga för reaktion med andra ämnen. Var kommer H ₃ O ^{+ ifrån} ? Från väteatomen med en positiv partiell laddning 5 +, som dissocieras i vatten och slutar kovalent införlivande i en vattenmolekyl:

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

Observera att ekvationen motsvarar en reaktion som ger en jämvikt. När bildningen av X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq) är termodynamiskt mycket gynnad, HX publicerar sin sur proton i vatten; och då är det, med H ₃ O ⁺ som dess nya "bärare", kan reagera med en annan förening, även om det senare inte är en stark bas.

Ovanstående förklarar de sura egenskaperna hos hydracider. Detta är fallet för all HX upplöst i vatten; men vissa genererar surare lösningar än andra. För vad är det här? Skälen kan vara mycket komplicerade. Inte alla HX (ac) gynna ovan jämvikten mot höger, det vill säga i riktning mot X ^- (ac) + H ₃ O ⁺ (ac).

Aciditet

Och undantaget observeras i fluorvätesyra, HF (aq). Fluor är mycket elektronegativt, därför förkortar det avståndet för HX-bindningen och stärker den mot dess nedbrytning genom vattenverkan.

Likaså har HF-bindningen mycket bättre överlappning av atomära radie skäl. Å andra sidan är H-Cl-, H-Br- eller HI-bindningarna svagare och tenderar att dissocieras fullständigt i vatten till den punkt att bryta jämvikten som höjs ovan.

Detta beror på att de andra halogenerna eller kalkogenerna (till exempel svavel) har större atomradier och därför större orbitaler. Följaktligen uppvisar HX-bindningen sämre överlappning i omloppet eftersom X är större, vilket i sin tur påverkar syrakraften vid kontakt med vatten.

Sålunda är den minskande surhetsgraden för hydroensyrorna i halogenerna följande: HF <HCl

Nomenklatur

Vattenfri form

Hur heter hydracider? I deras vattenfria former, HX (g), måste de nämnas som dikterade för vätehalogenider: genom att lägga till suffixet –uro i slutet av deras namn.

Till exempel består HI (g) av en halogenid (eller hydrid) bildad av väte och jod, därför heter det vätejodid . Eftersom icke-metaller i allmänhet är mer elektronegativa än väte, har det ett oxidationsantal på +1. I NaH å andra sidan har väte ett oxidationsantal på -1.

Detta är ett annat indirekt sätt att differentiera molekylära hydrider från halogener eller vätehalogenider från andra föreningar.

När HX (g) kommer i kontakt med vatten, representeras det som HX (ac) och hydraciden erhålles sedan.

I vattenlösning

För att namnge hydraciden, HX (ac), måste suffixet –uro av dess vattenfria former ersättas med suffixet –hydric. Och de bör nämnas som syror i första hand. Sålunda, för ovanstående exempel, HI (aq) namnges som: jod syra vatten .

Hur bildas de?

Direkt upplösning av vätehalogenider

Hydracider kan bildas genom att helt enkelt lösa upp motsvarande vätehalogenider i vatten. Detta kan representeras av följande kemiska ekvation:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) är mycket löslig i vatten, så det finns ingen balans mellan lösligheten, till skillnad från dess joniska dissociation för att frisätta sura protoner.

Det finns emellertid en syntetisk metod som är att föredra eftersom den använder salter eller mineraler som råmaterial och löser dem vid låga temperaturer med starka syror.

Upplösning av salter av icke-metaller med syror

Om bordsalt, NaCl, löses med koncentrerad svavelsyra sker följande reaktion:

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

Svavelsyra donerar en av dess sura protoner till Cl ^- kloridanjon , sålunda omvandla den till klorvätesyra. Väteklorid, HCl (g), kan fly från denna blandning eftersom den är mycket flyktig, särskilt om dess koncentration i vatten är mycket hög. Det andra saltet produceras är natriumsyrasulfat, NaHSO ₄ .

Ett annat sätt att producera det är att ersätta svavelsyra med koncentrerad fosforsyra:

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

H ₃ PO ₄ reagerar på samma sätt som H ₂ SO ₄ , som producerar saltsyra och natrium disyra fosfat. NaCl är källan till Cl ^- anjon , så att för att syntetisera de andra hydracids, salter eller mineraler som innehåller F ^- , Br ^- , I ^- , S ^2- , etc. behövs .

Men, användning av H ₂ SO ₄ eller H ₃ PO ₄ kommer att bero på dess oxidativa styrka. H ₂ SO ₄ är ett mycket starkt oxidationsmedel, till den grad att det oxiderar även Br ^- och jag ^- till sina Br ₂ och jag ₂ molekylära former ; den första är en rödaktig vätska, och den andra en lila fast substans. Därför, H ₃ PO ₄ representerar det föredragna alternativet i sådana synteser.

tillämpningar

Rengöringsmedel och lösningsmedel

Hydracider används i huvudsak för att lösa upp olika typer av material. Detta beror på att de är starka syror och kan rengöra valfri yta med mått.

Dess sura protoner sätts till föreningarna med föroreningar eller smuts, vilket gör dem lösliga i det vattenhaltiga mediet och transporteras sedan bort av vattnet.

Beroende på den kemiska naturen hos nämnda yta, kan en hydracid eller en annan användas. Till exempel kan inte fluorvätesyra användas för att rengöra glas eftersom det kommer att lösa upp det på plats. Saltsyra används för att avlägsna fläckar från poolplattorna.

De kan också lösa stenar eller fasta prover och sedan användas för analytiska eller produktionsändamål på små eller stora skalor. Vid jonbyteskromatografi används utspädd saltsyra för att rengöra kolonnen med kvarvarande joner.

Syrakatalysatorer

Vissa reaktioner kräver mycket sura lösningar för att påskynda dem och minska tiden de äger rum. Det är här hydraciderna kommer in.

Ett exempel på detta är användningen av hydrojodsyra vid syntesen av isättika. Oljebranschen behöver också hydracider i raffinaderiprocesser.

Reagens för syntes av organiska och oorganiska föreningar

Hydracider ger inte bara sura protoner, utan också deras respektive anjoner. Dessa anjoner kan reagera med en organisk eller oorganisk förening för att bilda en specifik halogenid. På detta sätt kan de syntetiseras: fluorider, klorider, jodider, bromider, selenider, sulfider och andra föreningar.

Dessa halider kan ha mycket olika tillämpningar. Till exempel kan de användas för att syntetisera polymerer, såsom Teflon; eller mellanprodukter, från vilka halogenatomerna kommer att införlivas i molekylstrukturerna för vissa läkemedel.

Antar molekylen CH ₃ CH ₂ OH, etanol, reagerar med HCl till formen etylklorid:

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

Var och en av dessa reaktioner döljer en mekanism och många aspekter som beaktas i organiska synteser.

exempel

Det finns inte många exempel tillgängliga för hydracider, eftersom antalet möjliga föreningar naturligtvis är begränsat. Av denna anledning listas nedan några extra hydracider med deras respektive nomenklatur (förkortningen (ac) ignoreras):

HF, fluorvätesyra

Binär hydracid vars HF-molekyler bildar starka vätebindningar, till den grad att det i vatten är en svag syra.

H

Till skillnad från de hydracider som anses fram till dess är den polyatomisk, det vill säga den har mer än två atomer, men den fortsätter att vara binär eftersom det är två element: svavel och väte.

Dess vinklade MSM-molekyler bildar inte märkbara vätebindningar och kan detekteras genom deras karakteristiska ruttna ägglukt.

HCl, saltsyra

En av de mest kända syrorna i populärkulturen. Det är till och med en del av sammansättningen av magsaft, närvarande i magen, och tillsammans med matsmältningsenzymer nedbryter de maten.

HBr, bromvätesyra

Liknande jodvätesyra, i gasfas det består av linjära H-Br-molekyler, som dissocierar till H ⁺ (H ₃ O ⁺ ) och Br ^- joner när de kommer in vatten.

H

Även om tellur har en viss metallisk karaktär, avger dess hydracid obehagliga och mycket giftiga ångor, såsom väteselen.

Liksom de andra hydraciderna av kalkogenider (från grupp 16 i det periodiska systemet), i lösning producerar det anjonen Te ^2- , så dess valens är -2.

referenser

1. Clark J. (22 april 2017). Vätehalogenidernas surhet. Återställd från: chem.libretexts.org
2. Lumen: Introduktion till kemi. Binära syror. Hämtad från: kurser.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 juni 2018). Definition av binär syra. Återställd från: thoughtco.com
4. Herr D. Scott. Chemical Formula Writing & Nomenclature. . Återställd från: celinaschools.org
5. Madhusha. (9 februari 2018). Skill mellan binära syror och syrasyror. Återställd från: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Hydracid acid. Återställd från: es.wikipedia.org
7. Natalie Andrews. (24 april 2017). Användningar av vätesyra. Återställd från: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). Hydrofluoric Acid: Viktiga användningar och applikationer. Återställd från: studiousguy.com