Hidrácidos īpašības, nomenklatūra, izmantošanas veidi un piemēri



The Ūdeņradi vai binārās skābes ir ūdenī izšķīdināti savienojumi, kas sastāv no ūdeņraža un nemetāla elementa: ūdeņraža halogenīdi. Tās vispārējo ķīmisko formulu var izteikt kā HX, kur H ir ūdeņraža atoms, un X - nemetālisko elementu.

X var piederēt 17. grupai, halogēniem vai 16. grupas elementiem, kas neietver skābekli. Atšķirībā no okso skābēm ogļūdeņražiem trūkst skābekļa. Tā kā hidroksīdi ir kovalenti vai molekulāri savienojumi, jāņem vērā H-X saite. Tas ir ļoti svarīgi un nosaka katras hidrogēnskābes īpašības.

Ko var teikt par H-X saiti? Kā redzams iepriekš redzamajā attēlā, pastāv pastāvīgs dipola moments, ko rada dažādas elektronegativitātes starp H un X. Tā kā X parasti ir vairāk elektronegatīvs nekā H, tas piesaista savu elektronisko mākoni un beidzas ar negatīvu daļēju uzlādi δ-.

No otras puses, H, iegūstot daļu no sava elektronu blīvuma uz X, beidzas ar daļēju pozitīvu lādiņu δ +. Jo negatīvāks ir δ-, jo elektronos bagātāks būs X un lielāks būs elektroniskais H trūkums. Tāpēc, atkarībā no tā, kurš elements ir X, hidrazīds var būt vairāk vai mazāk polārs.

Attēlā atklājas arī hidrogēnu struktūra. H-X ir lineāra molekula, kas var mijiedarboties ar citu ar vienu no tā galiem. Jo vairāk polārā HX, tā molekulas mijiedarbojas ar lielāku spēku vai afinitāti. Rezultātā jūsu vārīšanās vai kausēšanas punkti palielināsies.

Tomēr H-X-H-X mijiedarbība joprojām ir vāja, lai iegūtu cietu hidrazīdu. Tāpēc spiediena un apkārtējās vides apstākļos ir gāzveida vielas; izņemot HF, kas iztvaiko virs 20 ° C.

Kāpēc? Tā kā HF spēj veidot spēcīgas ūdeņraža saites. Kaut arī citi hidrazīdi, kuru nemetāliskie elementi ir mazāk elektronegatīvi, nevar būt šķidrā fāzē zem 0 ° C. HCl, piemēram, vārās -85 ° C.

Vai skābās vielas ir skābes? Atbilde attiecas uz daļēju pozitīvo lādiņu δ + uz ūdeņraža atoma. Ja δ + ir ļoti liels vai H-X saite ir ļoti vāja, tad HX būs stipra skābe; Tāpat kā visiem halogēnu ogļūdeņražiem, tiklīdz to attiecīgie halogenīdi tiek izšķīdināti ūdenī.

Indekss

  • 1 Raksturojums
    • 1.1
    • 1.2 Ķīmiskās vielas
  • 2 Nomenklatūra
    • 2.1. Bezūdens forma
    • 2.2. Ūdens šķīdumā
  • 3 Kā tie veidojas?
    • 3.1. Ūdeņraža halogenīdu tieša izšķīdināšana
    • 3.2 Nemetālu sāļu izšķīdināšana ar skābēm
  • 4 Lietojumi
    • 4.1 Tīrītāji un šķīdinātāji
    • 4.2. Skābes katalizatori
    • 4.3. Reaģenti organisko un neorganisko savienojumu sintēzei
  • 5 Piemēri
    • 5.1 HF, fluorūdeņražskābe
    • 5.2 H2S, sērūdeņradis
    • 5,3 HCl, sālsskābe
    • 5.4. HBr, hidrobromīdskābe
    • 5.5 H2Te, tellūra skābe
  • 6 Atsauces

Funkcijas

Fizisks

-Redzami, ka visas hidrohābes ir caurspīdīgi šķīdumi, jo HX ir ļoti labi šķīst ūdenī. Tiem var būt dzeltenīgi toņi saskaņā ar izšķīdinātā HX koncentrāciju.

-Tie ir smēķētāji, kas nozīmē, ka tie izdala blīvus, kodīgus un kairinošus tvaikus (daži no tiem ir pat slikta dūša). Tas ir tāpēc, ka HX molekulas ir ļoti gaistošas ​​un mijiedarbojas ar šķīduma ūdeņiem. Turklāt HX bezūdens formās ir gāzveida savienojumi.

-Ūdeņraži ir labi elektrības vadītāji. Lai gan HX ir gāzveida sugas atmosfēras apstākļos, kad tās izšķīst ūdenī, tās atbrīvo jonus (H. \ T+X-), kas ļauj iziet elektrisko strāvu.

-Tā viršanas punkti ir augstāki par bezūdens formām. Tas nozīmē, ka HX (ac), kas apzīmē hidrazīdu, vārās temperatūrā, kas ir augstāka par HX (g). Piemēram, ūdeņraža hlorīds, HCl (g), vārās pie -85 ° C, bet sālsskābe, tās hidracido, aptuveni 48 ° C.

Kāpēc? Tā kā HX gāzes molekulas ieskauj ūdens molekulas. Starp tām var rasties divu veidu mijiedarbība: ūdeņraža saites, HX-H2O - HX vai jonu solvācija, H3O+(ac) un X-(ac). Šis fakts ir tieši saistīts ar ūdeņraža skābju ķīmiskajām īpašībām.

Ķimikālijas

Hidrazīdi ir ļoti skābes šķīdumi, tāpēc tiem ir H skābes protoni3O+ pieejami, lai reaģētu ar citām vielām. Kur nāk no H?3O+? No ūdeņraža atoma ar daļēju pozitīvu lādiņu δ +, kas disociējas ūdenī un beidzas ar kovalentisku iekļaušanu ūdens molekulā:

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

Ņemiet vērā, ka vienādojums atbilst reakcijai, kas rada līdzsvaru. Kad X veidojas-(ac) + H3O+(ac) ir termodinamiski ļoti labvēlīgs, HX atbrīvos skābes protonu ūdenī; un tad tas ar H3O+ kā jaunais "pārvadātājs" var reaģēt ar citu savienojumu, pat ja pēdējais nav spēcīgs pamats.

Minētais izskaidro hidrogēnu skābās īpašības. Tas attiecas uz visiem ūdenī izšķīdinātajiem HX; bet daži rada vairāk skābu risinājumu nekā citi. Kāpēc tas ir? Iemesli var būt ļoti sarežģīti. Ne visi HX (ac) dod priekšroku iepriekšējam līdzsvaram pa labi, tas ir, pret X-(ac) + H3O+(ac).

Skābums

Un izņēmums novērots fluorūdeņražskābē, HF (ac). Fluors ir ļoti elektronegatīvs, tāpēc tas saīsina H-X saites attālumu, stiprinot to pret plīsumu, ko izraisa ūdens iedarbība..

Līdzīgi H-F saitei ir daudz labāka pārklāšanās atomu radiofrekvenču dēļ. Turpretī H-Cl, H-Br vai H-I saites ir vājākas un tiecas pilnīgi atdalīties ūdenī līdz brīdim, kad tiek pārtraukta līdzsvara līdzsvara stāvoklis.

Tas ir tāpēc, ka citiem halogēniem vai halogēnvielām (piemēram, sērs) ir lielāki atomu rādījumi un līdz ar to arī apjomīgāki orbīti. Tā rezultātā H-X saitei ir sliktāka orbitālā pārklāšanās, jo X ir lielāks, kas savukārt ietekmē skābju stiprumu, saskaroties ar ūdeni..

Tādā veidā halogēnu hidrogēnu skābuma samazinājuma secība ir šāda: HF< HCl

Nomenklatūra

Bezūdens forma

Kā tiek nosaukti ūdeņraži? Bezūdens formās, HX (g), tās jānorāda kā diktētas ūdeņraža halogenīdiem: pievienojot sufiksu -uro to nosaukuma beigās.

Piemēram, HI (g) sastāv no halogenīda (vai hidrīda), ko veido ūdeņradis un jods, tāpēc tā nosaukums ir: yoduro ūdeņraža. Tā kā nemetāli parasti ir vairāk elektroniski, nekā ūdeņradis, tā oksidācijas skaits ir +1. No otras puses, NaH oksidācijas skaits ir -1.

Tas ir vēl viens netiešs veids, kā diferencēt molekulāros hidrīdus no halogēniem vai ūdeņraža halogenīdiem no citiem savienojumiem.

Tiklīdz HX (g) nonāk saskarē ar ūdeni, tā tiek attēlota kā HX (ac) un tad hidrazīds ir.

Ūdens šķīdumā

Lai nosauktu hidrazīdu, HX (ac), tā bezūdens formu sufikss -uro jāaizstāj ar sufiksu -hydric. Un tas vispirms jānorāda kā skābe. Tādējādi iepriekšējā piemērā HI (ac) tiek nosaukts kā: skābes yodūdens.

Kā tās veidojas?

Ūdeņraža halogenīdu tieša izšķīdināšana

Hidrazīdus var veidot, vienkārši izšķīdinot attiecīgos ūdeņraža halogenīdus ūdenī. To var attēlot ar šādu ķīmisko vienādojumu:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) ūdenī ir ļoti labi šķīstošs, tāpēc nav atšķirības šķīdībai, atšķirībā no tā jonu disociācijas, lai atbrīvotu skābes protonus..

Tomēr ir ieteicama sintētiska metode, jo tā kā izejvielas izmanto sāļus vai minerālus, izšķīdinot tos zemā temperatūrā ar spēcīgām skābēm..

Nemetālu sāļu izšķīdināšana ar skābēm

Ja galda sāls NaCl izšķīdina koncentrētu sērskābi, notiek šāda reakcija: \ t

NaCl (s) + H2SO4(ac) => HCl (ac) + NaHSO4(ac)

Sērskābe ziedo vienu no saviem skābes protoniem Cl hlorīda anjonam-, to pārvērš sālsskābē. No šī maisījuma var izvadīt ūdeņraža hlorīdu, HCl (g), jo tas ir ļoti gaistošs, īpaši, ja tā koncentrācija ūdenī ir ļoti augsta. Pārējais iegūtais sāls ir nātrija skābes sulfāts, NaHSO4.

Vēl viens veids, kā to ražot, ir sērskābes aizstāšana ar koncentrētu fosforskābi:

NaCl (s) + H3PO4(ac) => HCl (ac) + NaH2PO4(ac)

H3PO4 tā reaģē tāpat kā H2SO4, sālsskābi un nātrija dihidrogēnfosfātu. NaCl ir Cl anion avots-, lai sintezētu citus hidrazīdus, jums ir nepieciešami sāļi vai minerāli, kas satur F-, Br-, I-, S2-, utt..

Bet, H lietošana2SO4 vai H3PO4 tas būs atkarīgs no tā oksidācijas spēka. H2SO4 Tas ir ļoti spēcīgs oksidētājs, tādā mērā, ka tas oksidē pat Br- un es- tās molekulārajām formām Br2 un es2; pirmais ir sarkanīgs šķidrums, otrais ir purpursarkans. Tāpēc H3PO4 šāda sintēze ir vēlamā alternatīva.

Lietojumi

Tīrīšanas līdzekļi un šķīdinātāji

Ūdeņradi pēc būtības izmanto dažādu veidu vielu izšķīdināšanai. Tas ir tāpēc, ka tie ir stipras skābes, un mērenā veidā tie var tīrīt jebkuru virsmu.

To skābes protoni tiek pievienoti piemaisījumu vai netīrumu savienojumiem, padarot tos šķīstošus ūdens vidē un pēc tam tos aizvada ūdens..

Atkarībā no minētās virsmas ķīmiskā rakstura var izmantot hidrazīdu vai citu. Piemēram, fluorūdeņražskābi nevar izmantot stikla tīrīšanai, jo tas nekavējoties izšķīdinās. Sālsskābi izmanto, lai noņemtu traipus uz peldbaseinu flīzēm.

Tie spēj arī izšķīdināt akmeņus vai cietos paraugus un pēc tam tos izmantot analītiskiem vai ražošanas mērķiem mazos vai lielos svaros. Jonu apmaiņas hromatogrāfijā izmanto atlikušo jonu kolonnas tīrīšanai atšķaidītu sālsskābi.

Skābes katalizatori

Dažas reakcijas prasa ļoti skābes risinājumus, lai tos paātrinātu un samazinātu laiku, kas notiek. Tas ir vietā, kur iekļūst ūdeņraži.

Kā piemēru var minēt hidrojodskābes izmantošanu ledus etiķskābes sintēzē. Naftas rūpniecībai naftas pārstrādes procesos ir vajadzīgi arī hidrogēni.

Reaģenti organisko un neorganisko savienojumu sintēzei

Ūdeņradi ne tikai nodrošina skābes protonus, bet arī to attiecīgos anjonus. Šie anjoni var reaģēt ar organisku vai neorganisku savienojumu, veidojot specifisku halogenīdu. Tādā veidā var sintezēt: fluorīdi, hlorīdi, jodīdi, bromīdi, selenīdi, sulfīdi un citi savienojumi vairāk.

Šie halogenīdi var būt ļoti dažādi. Piemēram, tos var izmantot, lai sintezētu polimērus, piemēram, teflonu; vai starpnieki, no kuriem dažu zāļu molekulārajās struktūrās tiks iekļauti halogēna atomi.

Pieņemiet CH molekulu3CH2OH, etanols, reaģē ar HCl, veidojot etilhlorīdu:

CH3CH2OH + HCl => CH3CH2Cl + H2O

Katra no šīm reakcijām slēpj mehānismu un daudzus aspektus, kas tiek ņemti vērā organiskajā sintēzē.

Piemēri

Nav daudz piemēru par hidrazīdiem, jo ​​iespējamo savienojumu skaits ir dabiski ierobežots. Šā iemesla dēļ turpmāk uzskaitīti daži papildu ūdeņraži ar attiecīgo nomenklatūru (saīsinājums (ac) tiek ignorēts):

HF, fluorūdeņražskābe

Hidrauliskā binārā, kuras H-F molekulas veido spēcīgas ūdeņraža saites, tādā mērā, ka ūdenī tā ir vāja skābe.

H2S, sērūdeņradis

Atšķirībā no līdz šim apskatītajiem ūdeņražiem tas ir polatomisks, tas ir, tam ir vairāk nekā divi atomi, tomēr tā joprojām ir bināra, jo tas ir divi elementi: sērs un ūdeņradis..

Tās H-S-H leņķiskās molekulas nerada ievērojamus ūdeņraža tiltus un to var noteikt pēc to raksturīgās sapuvušās olu smakas.

HCl, sālsskābe

Viena no populārākajām skābēm populārajā kultūrā. Iekļauts, tas ir daļa no kuņģa sulas sastāva, kas atrodas kuņģī, un kopā ar gremošanas fermentiem pasliktina pārtiku.

HBr, hidrobromīdskābe

Tāpat kā hidrojodskābe, gāzes fāze sastāv no lineārām H-Br molekulām, kas atdalās H jonos+ (H3O+) un Br- ieejot ūdenī.

H2Te, tellūrskābe

Lai gan telūram piemīt zināma metāliska rakstura īpašības, tā hidrazīds izdala nepatīkamus un ļoti indīgus tvaikus, piemēram, selenhidrskābi..

Tāpat kā citi halcogenīdu hidrazīdi (no periodiskās tabulas 16. grupas), šķīdumā iegūst anjonu Te2-, tā tā valence ir -2.

Atsauces

  1. Clark J. (2017. gada 22. aprīlis). Ūdeņraža halogenīdu skābums. Saturs iegūts no: chem.libretexts.org
  2. Lūmenis: Ievads ķīmijā. Binārie skābes. Ievesta no: courses.lumenlearning.com
  3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2018. gada 22. jūnijs). Binārā skābes definīcija. Saturs iegūts no: thinkco.com
  4. D. Scott. Ķīmiskās formulas rakstīšana un nomenklatūra. [PDF] Saturs iegūts no: celinaschools.org
  5. Madhusha (2018. gada 9. februāris). Atšķiriet bināro skābi un oksiķskābes. Saturs iegūts no: pediaa.com
  6. Vikipēdija. (2018). Sālsskābe Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
  7. Natalie Andrews (2017. gada 24. aprīlis). Hidrodicskābes izmantošana. Saturs iegūts no: sciencing.com
  8. StudiousGuy (2018). Hidrofluorskābe: svarīgi lietojumi un lietojumi. Saturs iegūts no: studiousguy.com