Hidrácidos-kenmerken, nomenclatuur, gebruik en voorbeelden

de hidrácidos of binaire zuren zijn verbindingen opgelost in water die zijn samengesteld uit waterstof en een niet-metaalachtig element: waterstofhalogeniden. De algemene chemische formule kan worden uitgedrukt als HX, waarbij H het waterstofatoom is en X het niet-metaalachtige element.

X kan tot groep 17, halogenen of tot groep 16-elementen zonder zuurstof behoren. In tegenstelling tot oxozuren hebben koolwaterstoffen geen zuurstof. Omdat hydrociden covalente of moleculaire verbindingen zijn, moet de H-X-binding worden overwogen. Dit is van groot belang en definieert de kenmerken van elk hydracide.

Wat kan gezegd worden over de H-X-link? Zoals te zien is in de afbeelding hierboven, is er een permanent dipoolmoment dat wordt geproduceerd door de verschillende elektronegativiteiten tussen H en X. Omdat X meestal meer elektronegatief is dan H, trekt het zijn elektronische wolk aan en eindigt het met een negatieve gedeeltelijke lading δ-.

Aan de andere kant eindigt H, wanneer een deel van zijn elektronendichtheid wordt geleverd aan X, met een gedeeltelijke positieve lading 8 +. Hoe negatiever δ-, des te rijker aan elektronen is X en hoe groter de elektronische tekortkoming van H. Dus, afhankelijk van welk element X is, kan een hydrazide min of meer polair zijn.

Het beeld onthult ook de structuur van de hydracids. H-X is een lineair molecuul, dat met een van zijn uiteinden kan interageren met een ander. De meer polaire HX, zijn moleculen interageren met grotere sterkte of affiniteit. Als gevolg hiervan zullen uw kook- of smeltpunten toenemen.

De H-X-H-X-interacties zijn echter nog steeds zwak genoeg om een ​​vast hydrazide te vormen. Daarom zijn onder omstandigheden van druk en omgevingstemperatuur gasvormige stoffen; behalve HF, dat boven 20ºC verdampt.

Waarom? Omdat HF ​​in staat is om sterke waterstofbruggen te vormen. Terwijl de andere hydraziden, waarvan de niet-metalen elementen minder elektronegatief zijn, zich nauwelijks in vloeibare fase onder 0 ° C kunnen bevinden. HC1 kookt bijvoorbeeld bij -85 ° C.

Zijn de zure stoffen hydracide? Het antwoord ligt in de gedeeltelijke positieve lading δ + op het waterstofatoom. Als δ + erg groot is of de H-X-binding erg zwak is, dan is HX een sterk zuur; Zoals met alle koolwaterstoffen van halogenen, zodra hun respectievelijke halogeniden in water zijn opgelost.

index

• 1 Kenmerken
  • 1.1 Fysiek
  • 1.2 Chemisch
• 2 Nomenclatuur
  • 2.1 Watervrije vorm
  • 2.2 In waterige oplossing
• 3 Hoe worden ze gevormd?
  • 3.1 Directe oplossing van waterstofhalogeniden
  • 3.2 Oplossen van zouten van niet-metalen met zuren
• 4 Gebruik
  • 4.1 Reinigingsmiddelen en oplosmiddelen
  • 4.2 Zure katalysatoren
  • 4.3 Reagentia voor de synthese van organische en anorganische verbindingen
• 5 voorbeelden
  • 5.1 HF, waterstoffluoride
  • 5.2 H2S, waterstofsulfide
  • 5.3 HCl, zoutzuur
  • 5.4 HBr, waterstofbromide
  • 5,5 H2Te, telluurzuur
• 6 Referenties

features

fysiek

-Zichtbaar zijn alle hydrozuren transparante oplossingen, omdat HX zeer oplosbaar zijn in water. Ze kunnen geelachtige tonen hebben afhankelijk van de concentraties opgeloste HX.

-Het zijn rokers, wat betekent dat ze dichte, bijtende en irriterende dampen afgeven (sommige zijn zelfs misselijkmakend). Dit komt omdat de HX-moleculen zeer vluchtig zijn en interageren met de waterdamp van het medium dat de oplossingen omringt. Bovendien zijn HX in zijn watervrije vorm gasvormige verbindingen.

-Hydracids zijn goede geleiders van elektriciteit. Hoewel HX bij atmosferische omstandigheden gasvormig is, lossen ze, wanneer ze in water oplossen, ionen op (H⁺X^-), die de doorgang van elektrische stroom mogelijk maken.

-Zijn kookpunten zijn superieur aan die van zijn watervrije vormen. Dat wil zeggen, HX (ac), dat het hydrazide aanduidt, kookt bij temperaturen hoger dan HX (g). Bijvoorbeeld waterstofchloride, HCl (g), kookt bij -85ºC, maar zoutzuur, zijn hydrácido, ongeveer 48ºC.

Waarom? Omdat de HX-gasmoleculen worden omringd door watermoleculen. Daartussen kunnen twee soorten interacties tegelijkertijd voorkomen: waterstofbruggen, HX - H₂O - HX, of solvatatie van de ionen, H₃O⁺(ac) en X^-(Aq). Dit feit houdt rechtstreeks verband met de chemische eigenschappen van waterstofzuren.

chemisch

Hydraziden zijn zeer zure oplossingen, dus ze hebben H-zuurprotonen₃O⁺ beschikbaar om te reageren met andere stoffen. Waar komt H vandaan?₃O⁺? Van het waterstofatoom met gedeeltelijke positieve lading δ +, dat dissocieert in water en uiteindelijk covalent in een watermolecuul wordt opgenomen:

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

Merk op dat de vergelijking overeenkomt met een reactie die een evenwicht tot stand brengt. Wanneer de vorming van X^-(ac) + H₃O⁺(ac) is thermodynamisch zeer geliefd, HX zal zijn zuur proton aan water afgeven; en dan dit, met H₃O⁺ als zijn nieuwe "drager", kan het reageren met een andere verbinding, zelfs als de laatste geen sterke basis is.

Het bovenstaande verklaart de zure eigenschappen van hydrociden. Dit is het geval voor alle HX opgelost in water; maar sommige genereren meer zure oplossingen dan andere. Waarom is het? De redenen kunnen heel ingewikkeld zijn. Niet alle HX (ac) geven de voorkeur aan het vorige evenwicht aan de rechterkant, dat wil zeggen aan X^-(ac) + H₃O⁺(Aq).

zuurheid

En de uitzondering wordt waargenomen in fluorwaterstofzuur, HF (ac). Fluor is zeer elektronegatief, daarom verkort het de afstand van de H-X-binding, versterkt het tegen zijn breuk door de werking van water.

Evenzo heeft de H-F-koppeling veel betere overlapping om redenen van atomaire radio's. Daarentegen zijn de H-Cl-, H-Br- of H-I-bindingen zwakker en hebben de neiging om volledig te dissociëren in water, tot het punt van breken met het eerder verhoogde evenwicht.

Dit komt omdat de andere halogenen of chalcogenen (bijvoorbeeld zwavel) grotere atoomradii hebben en dus meer volumineuze orbitalen. Dientengevolge vertoont de H-X-binding een slechtere orbitale overlap als X groter is, wat op zijn beurt een effect heeft op de zuursterkte wanneer deze in contact is met water..

Op deze manier is de afnemende volgorde van zuurgraad voor de waterstofatomen van de halogenen als volgt: HF< HCl

nomenclatuur

Watervrije vorm

Hoe worden de hydraques genoemd? In hun watervrije vormen, HX (g), moeten ze worden vermeld als gedicteerd voor waterstofhalogeniden: door het achtervoegsel -uro toe te voegen aan het einde van hun naam.

HI (g) bestaat bijvoorbeeld uit een halogenide (of hydride) gevormd door waterstof en jodium, vandaar de naam: yodoeros van waterstof. Omdat niet-metalen over het algemeen meer elektronegatief zijn dan waterstof, heeft het een oxidatie-aantal van +1. In NaH heeft waterstof daarentegen een oxidatie-aantal van -1.

Dit is een andere indirecte manier om moleculaire hydriden te onderscheiden van halogenen of waterstofhalogeniden van andere verbindingen.

Zodra HX (g) in contact komt met het water, wordt het weergegeven als HX (ac) en dan is het hydrazide.

In waterige oplossing

Om het hydrazide, HX (ac), te noemen, moet het achtervoegsel -uro van zijn watervrije vormen worden vervangen door het achtervoegsel -hydrisch. En het moet in de eerste plaats als zuur worden genoemd. Dus, voor het vorige voorbeeld, wordt de HI (ac) genoemd als: acid yodwater.

Hoe worden ze gevormd?

Directe oplossing van waterstofhalogeniden

Hydraziden kunnen worden gevormd door eenvoudig de overeenkomstige waterstofhalogeniden in water op te lossen. Dit kan worden weergegeven door de volgende chemische vergelijking:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) is zeer oplosbaar in water, dus er is geen oplosbaarheidsbalans, in tegenstelling tot zijn ionische dissociatie om zure protonen vrij te maken.

Er is echter een synthetische methode die de voorkeur heeft, omdat het zouten of mineralen gebruikt als grondstof, ze oplost bij lage temperaturen met sterke zuren.

Oplossen van zouten van niet-metalen met zuren

Als het tafelzout, NaCl, wordt opgelost met geconcentreerd zwavelzuur, gebeurt de volgende reactie:

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

Zwavelzuur doneert een van zijn zure protonen aan Cl-chloride-anion^-, het veranderen in zoutzuur. Uit dit mengsel kan waterstofchloride, HCl (g) ontsnappen, omdat het zeer vluchtig is, vooral als de concentratie ervan in water zeer hoog is. Het andere geproduceerde zout is natriumzuursulfaat, NaHSO₄.

Een andere manier om het te produceren, is het zwavelzuur vervangen door het geconcentreerde fosforzuur:

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

De H₃PO₄ het reageert op dezelfde manier als de H₂SW₄, het produceren van zoutzuur en natriumdizuurfosfaat. NaCl is de bron van het Cl-anion^-, zodat je voor de synthese van de andere hydraziden zouten of mineralen nodig hebt die F bevatten^-, Br^-, ik^-, S^2-, etc.

Maar het gebruik van H₂SW₄ of H₃PO₄ het zal afhangen van zijn oxidatieve kracht. De H₂SW₄ Het is een zeer sterk oxidatiemiddel, tot het punt dat het zelfs de Br oxideert^- en ik^- tot zijn moleculaire vormen Br₂ en ik₂; de eerste is een roodachtige vloeistof en de tweede een paarse vaste stof. Daarom is de H₃PO₄ vertegenwoordigt het voorkeursalternatief in een dergelijke synthese.

toepassingen

Reinigingsmiddelen en oplosmiddelen

Hydraciden worden in essentie gebruikt om verschillende soorten materie op te lossen. Dit komt omdat ze sterke zuren zijn en met mate kunnen ze elk oppervlak reinigen.

Hun zure protonen worden toegevoegd aan de verbindingen van de onzuiverheden of vuil, waardoor ze oplosbaar zijn in het waterige medium en vervolgens worden meegevoerd door het water.

Afhankelijk van de chemische aard van het oppervlak kan een hydrazide of een ander worden gebruikt. Fluorwaterstofzuur kan bijvoorbeeld niet worden gebruikt om glas te reinigen, omdat het het direct zal oplossen. Zoutzuur wordt gebruikt om vlekken op zwembadtegels te verwijderen.

Ze zijn ook in staat om gesteenten of vaste monsters op te lossen en vervolgens voor analytische of productiedoeleinden op kleine of grote schaal te gebruiken. In ionenuitwisselingschromatografie wordt verdund zoutzuur gebruikt om de kolom met overblijvende ionen te reinigen.

Zure katalysatoren

Sommige reacties vereisen zeer zure oplossingen om ze te versnellen en de tijd die plaatsvindt te verkorten. Dit is waar hydraciden binnenkomen.

Een voorbeeld hiervan is het gebruik van waterstofjodidezuur bij de synthese van ijsazijn. De olie-industrie heeft ook hydracides nodig in de raffinageprocessen.

Reagentia voor de synthese van organische en anorganische verbindingen

Hydraciden bieden niet alleen zure protonen, maar ook hun respectievelijke anionen. Deze anionen kunnen reageren met een organische of anorganische verbinding om een ​​specifiek halogenide te vormen. Op deze manier kunnen gesynthetiseerd worden: fluoriden, chloriden, jodiden, bromiden, seleniden, sulfiden en andere verbindingen meer.

Deze halogeniden kunnen zeer uiteenlopende toepassingen hebben. Ze kunnen bijvoorbeeld worden gebruikt voor het synthetiseren van polymeren, zoals Teflon; of tussenproducten, waaruit halogeenatomen worden opgenomen in de moleculaire structuren van bepaalde geneesmiddelen.

Neem het CH-molecuul₃CH₂OH, ethanol, reageert met HCl om ethylchloride te vormen:

CH₃CH₂OH + HCl => CH₃CH₂Cl + H₂O

Elk van deze reacties verbergt een mechanisme en veel aspecten die in de organische synthese worden beschouwd.

Voorbeelden

Er zijn niet veel voorbeelden beschikbaar voor hydraziden, omdat het aantal mogelijke verbindingen van nature beperkt is. Om deze reden worden enkele extra hydraciden hieronder weergegeven met hun respectievelijke nomenclatuur (de afkorting (ac) wordt genegeerd):

HF, waterstoffluoride

Hydraulisch binair waarvan H-F-moleculen sterke waterstofbruggen vormen, in die mate dat het in water een zwak zuur is.

H₂S, waterstofsulfide

Unlike halogeenwaterstofzuren nu toe beschouwd is polyatoomringen dus meer dan twee atomen, echter nog twee binaire elementen zwavel en waterstof.

De H-S-H hoekmoleculen vormen geen noemenswaardige waterstofbruggen en kunnen worden gedetecteerd door hun karakteristieke rotte eiergeur.

HCl, zoutzuur

Een van de meest bekende zuren in de populaire cultuur. Inclusief, maakt het deel uit van de samenstelling van maagsap, aanwezig in de maag, en samen met spijsverteringsenzymen degraderen voedsel.

HBr, waterstofbromide

Net als waterstofjodide bestaat de gasfase uit lineaire H-Br-moleculen, die dissociëren in H-ionen⁺ (H₃O⁺) en Br^- wanneer ze het water ingaan.

H₂Te, telluurzuur

Hoewel tellurium heeft een metallisch karakter, halogeenwaterstofzuren heldere en zeer onplezierige giftige dampen, zoals zure selenhídrico.

Net als de andere hydraziden van de chalcogeniden (uit groep 16 van het periodiek systeem), produceert in oplossing het anion Te^2-, dus de valentie is -2.

referenties

1. Clark J. (22 april 2017). De zuurheid van de waterstofhalogeniden. Teruggeplaatst van: chem.libretexts.org
2. Lumen: Inleiding tot de chemie. Binaire zuren. Afkomstig van: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 juni 2018). Definitie van binair zuur. Teruggeplaatst van: thoughtco.com
4. Dhr. D. Scott. Chemische formule schrijven & nomenclatuur. [PDF]. Teruggeplaatst van: celinaschools.org
5. Madhusha. (9 februari 2018). Onderscheid tussen binaire zuren en zuurstofzuren. Teruggeplaatst van: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Hydrozuur Teruggeplaatst van: en.wikipedia.org
7. Natalie Andrews (24 april 2017). Het gebruik van Hydriodic Acid. Teruggeplaatst van: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). Hydrofluoric Acid: Important Uses & Applications. Teruggeplaatst van: studiousguy.com