Caracteristicile Hidrácidos, nomenclatura, utilizări și exemple

hidrácidossau acizi binari sunt compuși dizolvați în apă care sunt compuși din hidrogen și un element nemetalic: halogenuri de hidrogen. Formula sa chimică generală poate fi exprimată ca HX, unde H este atomul de hidrogen și X elementul nemetalic.

X poate face parte din grupa 17, elemente de halogen sau de grup 16 care nu includ oxigen. Spre deosebire de oxoacide, hidroacidii nu au oxigen. Deoarece hidrocidii sunt compuși covalenți sau moleculari, trebuie luată în considerare legătura H-X. Acest lucru are o mare importanță și definește caracteristicile fiecărui hidracid.

Ce se poate spune despre legătura H-X? Așa cum se poate observa în imaginea de mai sus, există un moment dipol permanent produs de diferite electronegativități între H și X. Deoarece X este de obicei mai electonegativ decât H, el atrage norul său electronic și se termină cu o sarcină parțială negativă δ-.

Pe de altă parte, H, când dă o parte din densitatea electronului lui la X, se termină cu o sarcină parțială pozitivă δ +. Cu cât este mai negativ δ-, cu atât mai bogat în electroni va fi X și cu atât mai mare va fi deficiența electronică a lui H. Prin urmare, în funcție de elementul care este X, un hidrazid poate fi mai mult sau mai puțin polar.

De asemenea, imaginea arată structura hidracidelor. H-X este o moleculă liniară, care poate interacționa cu una din cele două capete. HX mai polar, moleculele sale interacționează cu o mai mare rezistență sau afinitate. Ca rezultat, punctele de fierbere sau topire vor crește.

Cu toate acestea, interacțiunile H-X-H-X rămân suficient de slabe pentru a provoca o hidrazidă solidă. Prin urmare, în condiții de presiune și temperatura ambiantă sunt substanțe gazoase; cu excepția HF, care se evaporă peste 20 ° C.

De ce? Deoarece HF este capabil să formeze legături puternice de hidrogen. În timp ce celelalte hidrazide, ale căror elemente nemetalice sunt mai puțin electronegative, pot fi cu greu în fază lichidă sub 0 ° C. HCI, de exemplu, se fierbe la aproximativ -85 ° C.

Sunt substanțele cu hidrogen? Răspunsul constă în sarcina parțială pozitivă δ + pe atomul de hidrogen. Dacă δ + este foarte mare sau legătura H-X este foarte slabă, atunci HX va fi un acid puternic; așa cum se întâmplă cu toți atomii de hidrogen ai halogenurilor, odată ce respectivele lor halogenuri se dizolvă în apă.

index

• 1 Caracteristici
  • 1.1 Fizice
  • 1.2
• 2 Nomenclatură
  • 2.1 Formă anhidră
  • 2.2 În soluție apoasă
• 3 Cum se formează?
  • 3.1 dizolvarea directă a halogenurilor de hidrogen
  • 3.2. Dizolvarea sărurilor nemetalelor cu acizi
• 4 Utilizări
  • 4.1 Produse de curățare și solvenți
  • 4.2 Catalizatori acide
  • 4.3 Reactivi pentru sinteza compușilor organici și anorganici
• 5 Exemple
  • 5.1 HF, acid fluorhidric
  • 5.2 H2S, hidrogen sulfurat
  • 5.3 HCI, acid clorhidric
  • 5,4 HBr, acid bromhidric
  • 5,5 H2Te, acid teluric
• 6 Referințe

caracteristici

fizic

-Vizibil, toți hidrocarii sunt soluții transparente, deoarece HX sunt foarte solubili în apă. Acestea pot avea tonuri galbene în funcție de concentrațiile de HX dizolvat.

- Sunt fumatori, ceea ce inseamna ca dau vapori densi, corozivi si iritanti (unii dintre ei sunt chiar grea). Acest lucru se datorează faptului că moleculele HX sunt foarte volatile și interacționează cu vaporii de apă ai mediului care înconjoară soluțiile. În plus, HX în formele sale anhidre sunt compuși gazoși.

-Hidracidele sunt conducători ai energiei electrice. Deși HX sunt specii gazoase în condiții atmosferice, când se dizolvă în apă, eliberează ioni (H.⁺X^-), care permit trecerea curentului electric.

- Punctele lor de fierbere sunt superioare celor ale formelor lor anhidre. Adică, HX (ac), care denotă hidrazida, se fierbe la temperaturi mai mari decât HX (g). De exemplu, acidul clorhidric, HCI (g), se fierbe la -85 ° C, dar acidul clorhidric, hidrocidul acestuia, în jurul valorii de 48 ° C.

De ce? Deoarece moleculele de gaz HX sunt înconjurate de molecule de apă. Între acestea se pot manifesta simultan două tipuri de interacțiuni: legături de hidrogen, HX - H₂O-HX sau solvatarea ionilor, H₃O⁺(ac) și X^-(Aq). Acest fapt este direct legat de caracteristicile chimice ale hidrocidelor.

chimic

Hidrazidele sunt soluții foarte acide, deci au protoni H acidici₃O⁺ disponibile pentru a reacționa cu alte substanțe. De unde vine H?₃O⁺? Din atomul de hidrogen cu sarcină parțială parțială δ +, care disociază în apă și se termină prin a fi încorporat covalent într-o moleculă de apă:

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

Rețineți că ecuația corespunde unei reacții care stabilește un echilibru. Când formarea lui X^-(ac) + H₃O⁺(ac) este foarte favorizat termodinamic, HX va elibera protonul său acid în apă; și apoi, cu H₃O⁺ ca noul său "purtător", poate reacționa cu alt compus, chiar dacă acesta din urmă nu este o bază puternică.

Cele de mai sus explică caracteristicile acide ale hidrocidelor. Acesta este cazul tuturor HX dizolvate în apă; dar unele generează soluții mai acide decât altele. De ce este? Motivele pot fi foarte complicate. Nu toate HX (ac) favorizează echilibrul anterior spre dreapta, adică spre X^-(ac) + H₃O⁺(Aq).

acritură

Și excepția este observată în acid fluorhidric, HF (ac). Fluorul este foarte electonegativ, prin urmare, scurtează distanța legăturii H-X, întărind-o împotriva ruperii prin acțiunea apei.

De asemenea, legătura H-F are o suprapunere mult mai bună pentru razele atomice. În schimb, legăturile H-Cl, H-Br sau H-I sunt mai slabe și tind să disocieze complet în apă, până la punctul de rupere cu echilibrul propus mai sus.

Acest lucru se datorează faptului că ceilalți halogeni sau chalcogeni (sulf, de exemplu) au raze atomice mai mari și, prin urmare, mai multe volume orbitale. Ca urmare, legătura H-X prezintă o suprapunere orbitală mai slabă, deoarece X este mai mare, ceea ce, la rândul său, are un impact asupra rezistenței acide când este în contact cu apa.

În acest fel, ordinea descrescătoare a acidității pentru hidrogenii halogeni este după cum urmează: HF <HCI

nomenclatură

Formă anhidră

Cum se numesc hidracidele? În formele lor anhidre, HX (g), ele trebuie menționate ca fiind dictate pentru halogenurile de hidrogen: prin adăugarea sufixului -uro la sfârșitul numelor lor.

De exemplu, HI (g) constă dintr-o halogenură (sau hidrură) formată din hidrogen și iod, de unde și numele este: yodbour de hidrogen. Deoarece nemetalele sunt în general mai electonegative decât hidrogenul, are un număr de oxidare de +1. În NaH, pe de altă parte, hidrogenul are un număr de oxidare de -1.

Acesta este un alt mod indirect de diferențiere a hidrurilor moleculare de halogeni sau halogenuri de hidrogen de la alți compuși.

Odată ce HX (g) vine în contact cu apa, este reprezentat ca HX (ac) și apoi este prezentă hidrazida.

În soluție apoasă

Pentru a desemna hidrazida, HX (ac), sufixul - formulele sale anhidre trebuie înlocuit cu sufixul - hidric. Și ar trebui să fie menționat ca acid în primul rând. Astfel, pentru exemplul anterior, HI (ac) este denumit: iod acidapă.

Cum se formează?

Dizolvarea directă a halogenurilor de hidrogen

Hidrazidele pot fi formate prin dizolvarea simplă a halogenurilor lor hidrogen corespunzătoare în apă. Aceasta poate fi reprezentată de următoarea ecuație chimică:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) este foarte solubil în apă, deci nu există niciun echilibru de solubilitate, spre deosebire de disocierea sa ionică pentru a elibera protonii de acid.

Cu toate acestea, există o metodă sintetică care este preferată deoarece folosește săruri sau minerale ca materie primă, dizolvându-le la temperaturi scăzute cu acizi puternici.

Dizolvarea sărurilor nemetale cu acizi

Dacă sarea de masă, NaCl, este dizolvată cu acid sulfuric concentrat, apare următoarea reacție:

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

Acidul sulfuric dă unul dintre protonii săi acide clorurii anionice Cl^-, transformându-l astfel în acid clorhidric. Din acest amestec se poate evacua acidul clorhidric, HCl (g), deoarece este foarte volatil, mai ales dacă concentrația acestuia în apă este foarte mare. Cealaltă sare produsă este sulfatul acid de sodiu, NaHSO₄.

O altă modalitate de a le produce este înlocuirea acidului sulfuric cu acidul fosforic concentrat:

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

H₃PO₄ reacționează în același mod ca H₂SW₄, producând acid clorhidric și fosfat de diacid de sodiu. NaCI este sursa anionului Cl^-, pentru a sintetiza celelalte hidracide, aveți nevoie de săruri sau minerale care conțin F^-Br^-, I^-, S^2-, etc.

Dar, utilizarea lui H₂SW₄ sau H₃PO₄ aceasta va depinde de puterea sa oxidativă. H₂SW₄ Este un agent de oxidare foarte puternic, până la punctul în care oxidat chiar Br^- și eu^- la formele sale moleculare Br₂ și eu₂; primul este un lichid roșu, iar al doilea este un solid violet. Prin urmare, H₃PO₄ reprezintă alternativa preferată în astfel de sinteze.

aplicații

Produse de curățare și solvenți

Hidracidele în esență sunt folosite pentru a dizolva diferite tipuri de materie. Acest lucru se datorează faptului că sunt acizi puternici și, cu moderatie, pot curăța orice suprafață.

Protonii lor acide se adaugă la compușii impurităților sau murdăriei, făcându-le solubili în mediul apos și apoi sunt îndepărtați de apă.

În funcție de natura chimică a suprafeței menționate, se poate folosi un hidrazid sau altul. De exemplu, acidul fluorhidric nu poate fi folosit pentru curățarea sticlei, deoarece ar fi dizolvat imediat. Acidul clorhidric este utilizat pentru a îndepărta petele de pe piscine.

Ele sunt, de asemenea, capabile să dizolve roci sau probe solide și apoi să fie utilizate în scopuri analitice sau de producție la scări mici sau mari. În cromatografia de schimb ionic, se utilizează acid clorhidric diluat pentru a curăța coloana de ioni rămași.

Acid catalizatori

Unele reacții necesită soluții foarte acide pentru a le accelera și a reduce timpul care are loc. Aici intră Hidracidele.

Un exemplu în acest sens este utilizarea acidului iodhidric în sinteza acidului acetic glacial. Industria petrolieră are, de asemenea, nevoie de hidrocarburi în procesele de rafinare.

Reactivi pentru sinteza compușilor organici și anorganici

Hidracidele nu numai că furnizează protoni acide, ci și anionii lor. Acești anioni pot reacționa cu un compus organic sau anorganic pentru a forma o halogenură specifică. În acest fel, ele pot fi sintetizate: fluoruri, cloruri, ioduri, bromuri, selenide, sulfuri și alți compuși.

Aceste halogenuri pot avea aplicații foarte diverse. De exemplu, ele pot fi utilizate pentru a sintetiza polimeri, cum ar fi Teflon; sau intermediari, din care atomii de halogen vor fi încorporați în structurile moleculare ale anumitor medicamente.

Să presupunem moleculă CH₃CH₂OH, etanol, reacționează cu HCI pentru a forma clorură de etil:

CH₃CH₂OH + HCI => CH₃CH₂Cl + H₂O

Fiecare dintre aceste reacții ascunde un mecanism și multe aspecte care sunt considerate în sinteza organică.

Exemple

Nu există multe exemple disponibile pentru hidrocizi, deoarece numărul de compuși posibili este limitat în mod natural. Din acest motiv, unele hidracide suplimentare sunt enumerate mai jos cu nomenclatura lor (abrevierea (ac) este ignorată):

HF, acid fluorhidric

Bicarbonat binar ale cărui molecule H-F formează legături puternice de hidrogen, într-o asemenea măsură încât în ​​apă este un acid slab.

H₂S, hidrogen sulfurat

Spre deosebire de hidracidele considerate până atunci, este poliatomică, adică are mai mult de doi atomi, totuși, ea continuă să fie binară deoarece are două elemente: sulf și hidrogen.

Moleculele sale unghiulare H-S-H nu formează punți apreciabile de hidrogen și pot fi detectate prin mirosul lor caracteristic de ouă putrede.

HCI, acid clorhidric

Unul dintre cei mai cunoscuți acizi din cultura populară. Inclusiv, face parte din compoziția sucului gastric, prezentă în stomac și împreună cu enzimele digestive degradează alimentele.

HBr, acid bromhidric

Ca și acidul hidrodic, faza gazoasă constă din molecule liniare H-Br, care disociază în ioni H⁺ (H₃O⁺) și Br^- când intră în apă.

H₂Te, acid teluric

Deși telurul are un anumit caracter metalic, hidrazidul său creează vapori neplăcuți și foarte otrăvitori, cum ar fi acidul selenhidric.

La fel ca celelalte hidrazide ale calcogenilor (din grupul 16 din tabelul periodic), în soluție produce anionul Te^2-, deci valența lui este -2.

referințe

1. Clark J. (22 aprilie 2017). Aciditatea halogenurilor de hidrogen. Adus de la: chem.libretexts.org
2. Lumen: Introducere în chimie. Acide binare. Luat de la: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 iunie 2018). Definiția binar acid. Adus de la: thoughtco.com
4. Dl. Scott. Formula chimică de scriere și nomenclatură. [PDF]. Adus de la: celinaschools.org
5. Madhusha. (9 februarie 2018). Distingeți între acizii binari și oxacicidele. Adus de la: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Acid hidric. Adus de la: en.wikipedia.org
7. Natalie Andrews (24 aprilie 2017). Utilizările acidului hidrodic. Adus de la: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). Acid fluorhidric: utilizări și aplicații importante. Adus de la: studiousguy.com