Hidrácidos jellemzők, nómenklatúra, felhasználások és példák

az hidrácidos vagy bináris savak vízben oldott vegyületek, amelyek hidrogénből és nemfémes elemből állnak: hidrogén-halogenidek. Általános kémiai képlete HX-ként fejezhető ki, ahol H a hidrogénatom és X a nemfémes elem.

Az X csoport a 17. csoportba, a halogénekhez vagy a 16. csoportba tartozó elemek közé tartozik, amelyek nem tartalmaznak oxigént. Az oxo-savakkal ellentétben a szénhidrogének nincsenek oxigén. Mivel a hidridek kovalens vagy molekuláris vegyületek, a H-X kötést figyelembe kell venni. Ez nagy jelentőséggel bír, és meghatározza az egyes savak jellemzőit.

Mit lehet mondani a H-X kapcsolatról? Amint az a fenti képen látható, a H és X közötti különböző elektronegativitások által létrehozott állandó dipol pillanat van. Mivel az X általában több elektronegatív, mint a H, vonzza az elektronikus felhőjét, és negatív részleges töltéssel végződik δ-.

Másrészt H, ha elektron-sűrűségének egy részét X-re teszi, részleges pozitív töltéssel végződik δ +. Minél negatívabb a δ-, a gazdagabb elektronokban X lesz, és annál nagyobb lesz az H. elektronikus hiánya. Ezért, attól függően, hogy melyik elem X, egy hidrazid többé-kevésbé poláris lehet.

A kép a hidrogének szerkezetét is feltárja. A H-X egy lineáris molekula, amely az egyik végével kölcsönhatásba léphet a másikval. Minél több poláris HX, molekulái nagyobb erőt vagy affinitást kölcsönöznek egymáshoz. Ennek eredményeként a forráspont vagy az olvadáspontok növekedni fognak.

Azonban a H-X-H-X kölcsönhatások még mindig elég gyenge ahhoz, hogy szilárd hidrazidot kapjanak. Ezért nyomás- és környezeti hőmérséklet mellett gáz halmazállapotú anyagok; kivéve a HF-t, amely 20 ° C fölé párolog.

Miért? Mivel a HF képes erős hidrogénkötéseket kialakítani. Míg a többi hidrazid, amelyek nem fémelemei kevésbé elektronegatívak, alig 0 ° C alatti folyadékfázisban lehetnek. Például a HCl -85 ° C-on forral.

A savas anyagok hidrogénsav? A válasz a hidrogénatom részleges pozitív δ + töltésében rejlik. Ha δ + nagyon nagy vagy a H-X kötés nagyon gyenge, akkor a HX erős sav; Mint minden halogén-szénhidrogén esetében, ha a megfelelő halogenideket vízben oldjuk.

index

• 1 Jellemzők
  • 1.1 Fizikai
  • 1.2 Vegyi anyagok
• 2 Nómenklatúra
  • 2.1 Vízmentes forma
  • 2.2
• 3 Hogyan alakulnak ki?
  • 3.1 A hidrogén-halogenidek közvetlen oldódása
  • 3.2 A nemfémek sói feloldása savakkal
• 4 Felhasználások
  • 4.1 Tisztítószerek és oldószerek
  • 4.2 Savkatalizátorok
  • 4.3 A szerves és szervetlen vegyületek szintézisére szolgáló reagensek
• 5 Példák
  • 5.1 HF, hidrogén-fluorid
  • 5,2 H2S, hidrogén-szulfid
  • 5,3 HCI, sósav
  • 5,4 HBr, hidrogén-bromid
  • 5,5 H2Te, tellurinsav
• 6 Referenciák

jellemzői

fizikai

-Láthatóan minden hidrogénsav átlátszó oldat, mivel a HX vízben nagyon jól oldódik. Az oldott HX koncentrációja szerint sárgás árnyalatokkal rendelkezhetnek.

-Dohányosok, ami azt jelenti, hogy sűrű, maró és irritáló gőzöket bocsátanak ki (némelyikük is hányinger). Ez azért van, mert a HX molekulák nagyon illékonyak és kölcsönhatásba lépnek az oldat körülvevő közeg vízgőzével. Ezenkívül a vízmentes formájú HX gáznemű vegyületek.

-A vízhidrátok jó villamosenergia-vezetők. Bár a HX légköri körülmények között gáznemű fajok, ha vízben oldódnak, ionokat bocsátanak ki (H)⁺X^-), amely lehetővé teszi az elektromos áram áthaladását.

-Forráspontjai jobbak, mint a vízmentes formáké. Ez azt jelenti, hogy a HX (ac), amely a hidrazidot jelenti, HX (g) -nél magasabb hőmérsékleten forral. Például hidrogén-klorid, HCl (g), -85 ° C-on forralja, de hidrogén-kloridot, hidrátot, körülbelül 48 ° C-on..

Miért? Mivel a HX gázmolekulákat vízmolekulák veszik körül. Közülük kétféle kölcsönhatás fordulhat elő egyszerre: hidrogénkötések, HX-H₂O - HX, vagy az ionok szolvatálása, H₃O⁺(ac) és X^-(AQ). Ez a tény közvetlenül kapcsolódik a vizes savak kémiai jellemzőihez.

vegyi

A hidrazidok nagyon savas oldatok, így H savprotonokkal rendelkeznek₃O⁺ más anyagokkal reagálni. Hol származik H?₃O⁺? A részleges pozitív töltésű δ + hidrogénatomból, amely vízben disszociál és végül kovalensen beépül egy vízmolekulába:

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

Megjegyezzük, hogy az egyenlet egy olyan reakciónak felel meg, amely egyensúlyt teremt. Amikor az X alakul^-(ac) + H₃O⁺(ac) termodinamikailag nagyon előnyös, a HX felszabadítja savas protonját vízhez; majd ezt H-val₃O⁺ új „hordozójaként” reagálhat egy másik vegyülettel, még akkor is, ha az utóbbi nem erős bázis.

A fentiek magyarázzák a hidridek savas tulajdonságait. Ez a helyzet a vízben oldott összes HX esetében; de néhányan savasabb megoldásokat generálnak, mint mások. Miért van ez? Az okok nagyon bonyolultak lehetnek. Nem minden HX (ac) támogatja az előző egyensúlyt jobbra, azaz X felé^-(ac) + H₃O⁺(AQ).

savanyúság

És a kivétel a hidrogén-fluorid, HF (ac). A fluor nagyon elektronegatív, ezért lerövidíti a H-X kötés távolságát, és erősíti a víz hatására fellépő törés ellen..

Hasonlóképpen, a H-F kapcsolat sokkal jobb átfedés az atom rádiók miatt. Ezzel ellentétben a H-Cl, H-Br vagy H-I kötések gyengébbek és hajlamosak teljesen eloszlatni a vízben, annyira, hogy megtörténjen a korábban emelt egyensúlygal..

Ennek oka, hogy a többi halogén vagy kalkogén (például kén) nagyobb atomsugárral, és ennélfogva terjedelmesebb orbitáival rendelkezik. Ennek eredményeképpen a H-X kötés gyengébb orbitális átfedést mutat, mivel az X nagyobb, ami vízzel érintkezve hatással van a savas szilárdságra..

Ily módon a halogének hidrogénjeinek savtartalmának csökkenő sorrendje a következő: HF< HCl

nómenklatúra

Vízmentes forma

Hogyan nevezik a hidrogéneket? Vízmentes formájukban (HX (g)) a ​​hidrogén-halogenidek diktálják: a -uro utótagot a nevük végére kell hozzáadni.

Például a HI (g) hidrogénből vagy jódból képzett halogenidből (vagy hidridből) áll, így a neve: yodbölény hidrogén. Mivel a nemfémek általában több elektronegatívak, mint a hidrogén, az oxidációs száma +1. NaH-ban viszont a hidrogén oxidációs száma -1.

Ez egy másik közvetett módszer a molekuláris hidridek halogénektől vagy hidrogén-halogenidektől való elkülönítésére más vegyületekből.

Ha a HX (g) a vízzel érintkezik, akkor HX (ac) -ként jelenik meg, majd a hidrazid.

Vizes oldatban

A HX (ac) hidrazid nevének megnevezéséhez a -uro vízmentes formáinak utótagját a -hydrric utótaggal kell helyettesíteni. Először savként kell említeni. Így az előző példában a HI (ac) nevet: sav yodnak nevezzükvíz.

Hogyan alakulnak ki?

A hidrogén-halogenidek közvetlen oldódása

A hidrazidok a megfelelő hidrogén-halogenidek vízben történő egyszerű feloldásával képezhetők. Ezt a következő kémiai egyenlet jellemzi:

HX (g) => HX (ac)

A HX (g) vízben nagyon jól oldódik, így az oldhatóság nincs egyensúlyban, ellentétben a savas protonok felszabadulásával..

Van azonban egy olyan szintetikus módszer, amely előnyös, mert sókat vagy ásványi anyagokat használ nyersanyagként, alacsony hőmérsékleten oldva őket erős savakkal..

Nem fémek sóinak feloldása savakkal

Ha az asztali sót, NaCl-ot koncentrált kénsavban oldjuk, a következő reakció lép fel:

NaCI (k) + H₂SW₄(ac) => HCI (ac) + NaHSO₄(AQ)

A kénsav az egyik savas protonja egyikét klorid-anionnak adományozza^-, sósavvá alakítva. Ebből az elegyből a hidrogén-klorid, HCl (g) elhagyható, mert nagyon illékony, különösen, ha a vízben való koncentrációja nagyon magas. A másik só nátrium-szulfát, NaHSO₄.

Egy másik módja annak, hogy a kénsavat a koncentrált foszforsavval helyettesítsük:

NaCI (k) + H₃PO₄(ac) => HCI (ac) + NaH₂PO₄(AQ)

A H₃PO₄ ugyanúgy reagál, mint a H₂SW₄, sósavat és nátrium-dihidrogén-foszfátot állítanak elő. NaCl a Cl anion forrása^-, így a többi hidrazid szintetizálásához F-et tartalmazó sókat vagy ásványi anyagokat kell használni^-, Br^-, én^-, S^2-, stb..

De a H₂SW₄ vagy H₃PO₄ az oxidatív szilárdságától függ. A H₂SW₄ Ez egy nagyon erős oxidálószer, olyan mértékben, hogy még a Br-et is oxidálja^- és én^- molekuláris formái Br₂ és én₂; az első vöröses folyadék, a második egy lila szilárd anyag. Ezért a H₃PO₄ az ilyen szintézis előnyös alternatívája.

alkalmazások

Tisztítószerek és oldószerek

A hidrogéneket lényegében különböző típusú anyagok feloldására használják. Ez azért van, mert erős savak, és mérsékelten tisztíthatják a felületet.

Sav-protonjaikat a szennyeződések vagy szennyeződések vegyületeihez adjuk, így a vizes közegben oldódnak, majd a vizet elvezetik..

Az említett felület kémiai természetétől függően hidrazidot vagy más anyagot alkalmazhatunk. Például a hidrogén-fluorid nem használható az üveg tisztítására, mivel azonnal feloldja. Sósavat használnak a foltok eltávolítására a medence csempékön.

Szintén alkalmasak a sziklák vagy szilárd minták feloldására, majd analitikai vagy gyártási célokra kis vagy nagy méretekben. Az ioncserélő kromatográfiában híg sósavat használunk a maradék ionok oszlopának tisztítására.

Sav katalizátorok

Néhány reakció nagyon savas megoldásokat igényel, hogy felgyorsítsa és csökkentsék az idejét. Itt lépnek be a hidrogén-savak.

Erre példa a hidrojódsav alkalmazása jégecet szintézisében. Az olajiparnak a finomítói folyamatokban hidrogéneket is igényelnek.

Reagensek szerves és szervetlen vegyületek szintézisére

A vizes savak nemcsak savas protonokat, hanem a megfelelő anionokat is biztosítják. Ezek az anionok egy szerves vagy szervetlen vegyülettel reagálhatnak, hogy specifikus halogenidet képezzenek. Ily módon szintetizálható: fluoridok, kloridok, jodidok, bromidok, szelidek, szulfidok és egyéb vegyületek több.

Ezek a halogenidek nagyon sokféle alkalmazással rendelkezhetnek. Például alkalmazhatók polimerek, például teflon szintetizálására; vagy közvetítők, amelyekből halogénatomok beépülnek bizonyos gyógyszerek molekuláris szerkezeteibe.

Tegyük fel a CH molekulát₃CH₂OH, etanol, HCl-vel reagáltatva etil-kloridot képez:

CH₃CH₂OH + HCl => CH₃CH₂Cl + H₂O

Ezek a reakciók mindegyike elrejti a szerves szintézis során figyelembe vett mechanizmust és számos szempontot.

Példák

A hidrazidokra nem áll rendelkezésre sok példa, mivel a lehetséges vegyületek száma természetesen korlátozott. Ezért az alábbiakban felsorolunk néhány további hidrogén-savat a megfelelő nómenklatúrájukkal (az ac) rövidítést figyelmen kívül hagyjuk):

HF, hidrogén-fluorid

A hidraulikus bináris, amelynek H-F molekulái erős hidrogénkötéseket képeznek, olyan mértékben, hogy vízben gyenge sav.

H₂S, hidrogén-szulfid

Ellentétben az addig figyelembe vett hidrogén-savakkal, ez polatomikus, azaz több mint két atomja van, azonban továbbra is bináris, mert két elem: kén és hidrogén.

H-S-H szögmolekulái nem képeznek észrevehető hidrogénhidakat, és a rothadt tojás szaguk által észlelhető.

Sósav

Az egyik legismertebb sav a népi kultúrában. Ez magában foglalja a gyomornedv összetételét, a gyomorban, és az emésztőenzimekkel együtt csökkenti az ételt.

HBr, hidrogén-bromid

A hidrojódsavhoz hasonlóan a gázfázis lineáris H-Br molekulákból áll, amelyek H ionokban disszociálnak⁺ (H₃O⁺) és Br^- amikor belépnek a vízbe.

H₂Te, tellurinsav

Bár a telluriumnak van egy bizonyos fémes karaktere, hidrazidja kellemetlen és nagyon mérgező gőzöket bocsát ki, mint pl..

A kalkogenidek egyéb hidrazidjaihoz hasonlóan (a periodikus táblázat 16. csoportjától) az oldatban az anion Te képződik.^2-, így a valenciája -2.

referenciák

1. Clark J. (2017. április 22.). A hidrogén-halogenidek savtartalma. Lap forrása: chem.libretexts.org
2. Lumen: Bevezetés a kémiaba. Bináris savak. A következő címen szerezhető be: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. június 22.). A bináris sav meghatározása. A lap eredeti címe: thinkco.com
4. Mr. Scott. Kémiai képletírás és nómenklatúra. [PDF]. Lap forrása: celinaschools.org
5. Madhusha. (2018. február 9.). Meg kell különböztetni a bináris savakat és az oxigénsavakat. A lap eredeti címe: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Szénsav Lap forrása: en.wikipedia.org
7. Natalie Andrews (2017. április 24.). A hidrogén-sav felhasználása. A lap eredeti címe: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). Hidrogén-fluorid: fontos felhasználások és alkalmazások. A lap eredeti címe: studiousguy.com