Caratteristiche, nomenclatura, usi ed esempi di Hidrácidos

il hidrácidoso acidi binari sono composti disciolti in acqua che sono composti da idrogeno e un elemento non metallico: alogenuri di idrogeno. La sua formula chimica generale può essere espressa come HX, dove H è l'atomo di idrogeno e X l'elemento non metallico.

X può appartenere al gruppo 17, alogeni o gruppo 16 elementi che non includono l'ossigeno. A differenza degli oxoacidi, gli idroacidi mancano di ossigeno. Poiché gli idrocidi sono composti covalenti o molecolari, è necessario considerare il legame H-X. Questo è di grande importanza e definisce le caratteristiche di ciascun idratato.

Cosa si può dire del collegamento H-X? Come mostrato nelle immagini superiore, v'è un momento di dipolo permanente elettronegatività prodotto diverso da H e X. Poiché X è solitamente più elettronegativo H, attira la nuvola di elettroni e termina con un carico parziale δ- negativo.

D'altra parte, H, quando cede parte della sua densità di elettroni a X, termina con una carica positiva parziale δ +. Più negativo δ-, più ricco di elettroni sarà X e maggiore sarà il deficit elettronico di H. Pertanto, a seconda di quale elemento è X, una idrazide può essere più o meno polare.

L'immagine rivela anche la struttura degli idrati. H-X è una molecola lineare, che può interagire con un'altra per una delle sue estremità. L'HX più polare, le sue molecole interagiscono con maggiore forza o affinità. Di conseguenza, i punti di ebollizione o di fusione aumenteranno.

Tuttavia, le interazioni H-X-H-X rimangono abbastanza deboli da originare una idrazide solida. Pertanto, in condizioni di pressione e temperatura ambiente sono sostanze gassose; ad eccezione di HF, che evapora oltre i 20 ° C.

Perché? Perché l'HF è in grado di formare forti legami idrogeno. Mentre le altre idrazidi, i cui elementi non metallici sono meno elettronegativi, difficilmente possono essere in fase liquida sotto 0 ° C. HCl, ad esempio, bolle a circa -85 ° C.

Sono sostanze idroacidiche? La risposta sta nella carica parziale positiva δ + sull'atomo di idrogeno. Se δ + è molto grande o il collegamento H-X è molto debole, allora HX sarà un acido forte; come succede con tutti gli idrogeni degli alogeni, una volta che i rispettivi alogenuri si sciolgono nell'acqua.

indice

• 1 caratteristiche
  • 1.1 Fisico
  • 1.2 Chimico
• 2 Nomenclatura
  • 2.1 Forma anidra
  • 2.2 In soluzione acquosa
• 3 Come si formano?
  • 3.1 Dissoluzione diretta di alogenuri di idrogeno
  • 3.2 Dissoluzione di sali di non metalli con acidi
• 4 usi
  • 4.1 Detergenti e solventi
  • 4.2 Catalizzatori acidi
  • 4.3 Reagenti per la sintesi di composti organici e inorganici
• 5 esempi
  • 5.1 HF, acido fluoridrico
  • 5.2 H2S, idrogeno solforato
  • 5.3 HCl, acido cloridrico
  • 5,4 HBr, acido bromidrico
  • 5,5 H2Te, acido tellurico
• 6 riferimenti

lineamenti

fisico

-Veramente tutti gli idrossidi sono soluzioni trasparenti, poiché HX è molto solubile in acqua. Possono avere toni giallastri in base alle concentrazioni di HX disciolto.

- Sono fumatori, il che significa che emettono vapori densi, corrosivi e irritanti (alcuni di essi sono addirittura nauseanti). Questo perché le molecole HX sono molto volatili e interagiscono con il vapore acqueo del mezzo che circonda le soluzioni. Inoltre, HX nelle sue forme anidre sono composti gassosi.

-Gli idracidi sono buoni conduttori di elettricità. Sebbene le HX siano specie gassose in condizioni atmosferiche, quando si dissolvono in acqua rilasciano ioni (H⁺X^-), che consentono il passaggio della corrente elettrica.

- I loro punti di ebollizione sono superiori a quelli delle loro forme anidre. Cioè, HX (ac), che denota l'idrazide, bolle a temperature superiori a HX (g). Ad esempio, acido cloridrico, HCl (g), bolle a -85 ° C, ma acido cloridrico, il suo idrocida, intorno a 48 ° C.

Perché? Perché le molecole di gas HX sono circondate da molecole d'acqua. Tra di loro possono verificarsi contemporaneamente due tipi di interazioni: i legami idrogeno, HX - H₂O - HX, o solvatazione degli ioni, H₃O⁺(ac) e X^-(Aq). Questo fatto è direttamente correlato alle caratteristiche chimiche degli idrocidi.

chimico

Le idrazidi sono soluzioni molto acide, quindi hanno protoni acidi H₃O⁺ disponibile a reagire con altre sostanze. Da dove viene H?₃O⁺? Dell'atomo di idrogeno con carica positiva parziale δ +, che si dissocia in acqua e finisce per essere incorporato covalentemente in una molecola d'acqua:

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

Si noti che l'equazione corrisponde a una reazione che stabilisce un equilibrio. Quando la formazione di X^-(ac) + H₃O⁺(ac) è termodinamicamente molto favorito, HX rilascerà il suo protone acido all'acqua; e poi questo, con H₃O⁺ come il suo nuovo "vettore", può reagire con un altro composto, anche se quest'ultimo non è una base forte.

Quanto sopra spiega le caratteristiche acide degli idrocidi. Questo è il caso di HX disciolto in acqua; ma alcuni generano soluzioni più acide di altri. Perché è? Le ragioni possono essere molto complicate. Non tutti gli HX (ac) favoriscono il precedente equilibrio a destra, cioè verso X^-(ac) + H₃O⁺(Aq).

asprezza

E l'eccezione è osservata in acido fluoridrico, HF (ac). Il fluoro è molto elettronegativo, quindi accorcia la distanza del legame H-X, rafforzandolo contro la sua rottura dall'azione dell'acqua.

Allo stesso modo, il collegamento H-F ha una sovrapposizione molto migliore per le ragioni delle radio atomiche. Al contrario, i legami H-Cl, H-Br o H-I sono più deboli e tendono a dissociarsi completamente nell'acqua, fino al punto di rompere con l'equilibrio proposto sopra.

Questo perché gli altri alogeni o calcogeni (lo zolfo, per esempio), hanno raggi atomici più grandi e, quindi, orbitali più voluminosi. Di conseguenza, il legame H-X presenta una sovrapposizione orbitale più scarsa quando X è più grande, che a sua volta ha un impatto sulla resistenza acida quando è a contatto con l'acqua.

In questo modo, l'ordine decrescente di acidità per gli idrogeni degli alogeni è il seguente: HF <HCl

nomenclatura

Forma anidra

Come sono chiamati gli idrati? Nelle loro forme anidre, HX (g), devono essere menzionati come dettati per gli alogenuri di idrogeno: aggiungendo il suffisso -uro alla fine dei loro nomi.

Ad esempio, HI (g) consiste in un alogenuro (o idruro) formato da idrogeno e iodio, da cui il suo nome è: yoduri di idrogeno. Poiché i non metalli sono generalmente più elettronegativi dell'idrogeno, hanno un numero di ossidazione di +1. In NaH, d'altra parte, l'idrogeno ha un numero di ossidazione di -1.

Questo è un altro modo indiretto di differenziare gli idruri molecolari da alogeni o alogenuri di idrogeno da altri composti.

Una volta che HX (g) viene a contatto con l'acqua, viene rappresentato come HX (ac) e quindi l'idrazide è presente.

In soluzione acquosa

Per denominare l'idrazide, HX (ac), il suffisso -uro delle sue forme anidre deve essere sostituito dal suffisso -idrico. E dovrebbe essere menzionato come acido, in primo luogo. Quindi, per l'esempio precedente, l'HI (ac) è chiamato come: acido yodacqua.

Come si formano?

Dissoluzione diretta di alogenuri di idrogeno

Idrazidi possono essere formati mediante semplice dissoluzione dei loro corrispondenti alogenuri di idrogeno in acqua. Questo può essere rappresentato dalla seguente equazione chimica:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) è molto solubile in acqua, quindi non esiste un equilibrio di solubilità, a differenza della sua dissociazione ionica per liberare i protoni acidi.

Tuttavia, esiste un metodo sintetico che viene preferito perché utilizza sali o minerali come materia prima, sciogliendoli a basse temperature con acidi forti.

Dissoluzione di sali di non metalli con acidi

Se il sale da tavola, NaCl, viene sciolto con acido solforico concentrato, si verifica la seguente reazione:

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

L'acido solforico dona uno dei suoi protoni acidi all'anione cloruro Cl^-, convertendolo quindi in acido cloridrico. Da questa miscela può fuoriuscire acido cloridrico, HCl (g), perché è molto volatile, soprattutto se la sua concentrazione in acqua è molto alta. L'altro sale prodotto è solfato acido di sodio, NaHSO₄.

Un altro modo per produrlo è sostituire l'acido solforico con l'acido fosforico concentrato:

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

L'H₃PO₄ reagisce allo stesso modo della H₂SW₄, producendo acido cloridrico e sodio fosfato di sodio. NaCl è la fonte del Cl anion^-, in modo che per sintetizzare gli altri idrati ci siano bisogno di sali o minerali che contengono F^-, Fr^-, Io^-, S^2-ecc.

Ma l'uso di H₂SW₄ o H₃PO₄ dipenderà dalla sua forza ossidativa. L'H₂SW₄ È un agente ossidante molto forte, al punto che ossida persino il Br^- e io^- alle sue forme molecolari₂ e io₂; il primo è un liquido rossastro e il secondo un solido viola. Pertanto, la H₃PO₄ rappresenta l'alternativa preferita in tali sintesi.

applicazioni

Detergenti e solventi

Gli idratiidi in sostanza sono usati per dissolvere diversi tipi di materia. Questo perché sono acidi forti e con moderazione possono pulire qualsiasi superficie.

I loro protoni acidi vengono aggiunti ai composti delle impurità o dello sporco, rendendoli solubili nel mezzo acquoso e quindi portati via dall'acqua.

A seconda della natura chimica di detta superficie, può essere impiegata una idrazide o altra. Ad esempio, l'acido fluoridrico non può essere usato per pulire il vetro, poiché lo dissolverebbe immediatamente. L'acido cloridrico viene utilizzato per rimuovere le macchie sulle piastrelle della piscina.

Sono anche in grado di sciogliere rocce o campioni solidi e quindi utilizzati per scopi analitici o di produzione su scale piccole o grandi. Nella cromatografia a scambio ionico, l'acido cloridrico diluito viene utilizzato per pulire la colonna di ioni rimanenti.

Catalizzatori acidi

Alcune reazioni richiedono soluzioni molto acide per accelerarle e ridurre il tempo che si verifica. È qui che arrivano gli Hydracid.

Un esempio di questo è l'uso di acido idroiodico nella sintesi dell'acido acetico glaciale. L'industria petrolifera ha bisogno anche di idrocarburi nei processi di raffinazione.

Reagenti per la sintesi di composti organici e inorganici

Gli idracidi non forniscono solo protoni acidi, ma anche i loro rispettivi anioni. Questi anioni possono reagire con un composto organico o inorganico per formare un alogenuro specifico. In questo modo, possono essere sintetizzati: fluoruri, cloruri, ioduri, bromuri, seleniuri, solfuri e altri composti.

Questi alogenuri possono avere applicazioni molto diverse. Ad esempio, possono essere utilizzati per sintetizzare polimeri, come Teflon; o intermediari, da cui gli atomi di alogeno saranno incorporati nelle strutture molecolari di alcuni farmaci.

Assumi la molecola CH₃CH₂OH, etanolo, reagisce con HCl per formare cloruro di etile:

CH₃CH₂OH + HCl => CH₃CH₂Cl + H₂O

Ognuna di queste reazioni nasconde un meccanismo e molti aspetti che sono considerati nella sintesi organica.

Esempi

Non ci sono molti esempi disponibili per gli idrocidi, poiché il numero di composti possibili è naturalmente limitato. Per questo motivo, alcuni idracidi supplementari sono elencati di seguito con la rispettiva nomenclatura (l'abbreviazione (ac) è ignorata):

HF, acido fluoridrico

Idrocarburo binario le cui molecole H-F formano forti legami idrogeno, a tal punto che in acqua è un acido debole.

H₂S, idrogeno solforato

A differenza degli idracidi considerati fino ad allora, è poliatomico, cioè ha più di due atomi, tuttavia continua ad essere binario perché è costituito da due elementi: zolfo e idrogeno.

Le sue molecole angolari H-S-H non formano apprezzabili ponti di idrogeno e possono essere rilevati dal loro odore caratteristico di uova marce.

HCl, acido cloridrico

Uno degli acidi più conosciuti nella cultura popolare. Compreso, fa parte della composizione del succo gastrico, presente nello stomaco, e insieme agli enzimi digestivi degradano il cibo.

HBr, acido bromidrico

Come l'acido idrodico, la fase gassosa consiste di molecole H-Br lineari, che si dissociano in ioni H⁺ (H₃O⁺) e fr^- quando entrano in acqua.

H₂Te, acido tellurico

Sebbene il tellurio abbia un certo carattere metallico, la sua idrazide emette vapori sgradevoli e altamente velenosi, come l'acido selenidrico.

Come le altre idrazidi dei calcogenuri (dal gruppo 16 della tavola periodica), in soluzione produce l'anione Te^2-, quindi la sua valenza è -2.

riferimenti

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2. Lumen: Introduzione alla chimica. Acidi binari. Tratto da: courses.lumenlearning.com
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4. Mr. D. Scott. Scrittura e nomenclatura di formula chimica. [PDF]. Estratto da: celinaschools.org
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7. Natalie Andrews (24 aprile 2017). Gli usi dell'acido Hydriodic. Estratto da: sciencing.com
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