HYDRAHAPOT: OMINAISUUDET, NIMIKKEISTÖ, KÄYTÖT JA ESIMERKIT - KEMIA - 2025

Halogeenivetyhappojen tai binaarinen hapot liuotetaan veteen yhdisteitä, jotka koostuvat vedystä ja ei-metallisesta elementti: halogeenivetyjä. Sen yleinen kemiallinen kaava voidaan ilmaista muodossa HX, missä H on vetyatomi ja X on ei-metalli-elementti.

X voi kuulua ryhmään 17, halogeenit tai ryhmän 16 alkuaineisiin ilman happea. Toisin kuin oksohapot, hydraktioista puuttuu happea. Koska hydrasidit ovat kovalenttisia tai molekyylisiä yhdisteitä, HX-sidos on otettava huomioon. Tämä on erittäin tärkeä ja määrittelee kunkin nestehapon ominaisuudet.

Lähde: Gabriel Bolívar

Entä HX-linkki? Kuten yllä olevasta kuvasta voidaan nähdä, H: n ja X: n välillä on pysyvä dipolimomenttituote, jolla on erilaiset elektronegatiivisuudet. Koska X on yleensä enemmän sähköä negatiivinen kuin H, se houkuttelee elektronipilviään ja päätyy negatiiviseen osavaraukseen δ-.

Toisaalta, H, tuottaa osan sen elektronitiheydestään X: ään, päätyy positiivisella osavarauksella δ +. Mitä negatiivisempi δ- on, sitä rikkaampia ovat elektronit X ja sitä suurempi on H: n elektronipuutos. Siksi, riippuen siitä mikä elementti X on, hydraasi voi olla enemmän tai vähemmän polaarinen.

Kuva paljastaa myös hydrasidien rakenteen. HX on lineaarinen molekyyli, joka voi olla vuorovaikutuksessa toisen kanssa sen päässä. Mitä polaarisempi HX on, sitä voimakkaammin tai affiniteettisemmin sen molekyylit ovat vuorovaikutuksessa. Seurauksena on, että sen kiehumis- tai sulamispiste nousee.

HX-HX-vuorovaikutukset ovat kuitenkin edelleen riittävän heikkoja antamaan kiinteää hydracidiä. Tästä syystä paineen ja ympäristön lämpötilassa ne ovat kaasumaisia ​​aineita; Lukuun ottamatta HF: ää, joka haihtuu yli 20ºC: n lämpötilassa.

Miksi? Koska HF kykenee muodostamaan vahvoja vety sidoksia. Vaikka muut vetyhapot, joiden ei-metalliset elementit ovat vähemmän sähköä negatiivisia, voivat tuskin olla nestefaasissa alle 0ºC. HCI, esimerkiksi, kiehuu noin -85 ° C: ssa.

Ovatko hydracids happamat aineet? Vastaus on vetyatomin positiivisessa osittaisessa varauksessa δ +. Jos δ + on erittäin suuri tai HX-sidos on erittäin heikko, niin HX on vahva happo; Kuten kaikki halogeenien hydrohapot, niiden vastaavat halogenidit liuotetaan veteen.

ominaisuudet

fyysinen

- Kaikki hydrakeet ovat näkyvästi läpinäkyviä ratkaisuja, koska HX liukenee hyvin veteen. Niillä voi olla kellertäviä sävyjä liuenneen HX: n pitoisuuksien mukaan.

-Ne ovat tupakoitsijoita, mikä tarkoittaa, että ne eristävät tiheitä, syövyttäviä ja ärsyttäviä höyryjä (jotkut heistä jopa pahoinvoivat). Tämä johtuu siitä, että HX-molekyylit ovat hyvin haihtuvia ja ovat vuorovaikutuksessa liuoksia ympäröivän väliaineen vesihöyryn kanssa. Lisäksi HX on vedettömissä muodoissaan kaasumaisia ​​yhdisteitä.

-Hyrakidit ovat hyviä sähkönjohtajia. Vaikka HX ovat kaasumaisia ​​lajeja ilmakehän olosuhteissa, veteen liukeneessaan ne vapauttavat ioneja (H ⁺ X ^-), jotka sallivat sähkövirran kulkemisen.

- Sen kiehumispisteet ovat korkeammat kuin sen vedettömissä muodoissa. Toisin sanoen HX (ac), joka merkitsee nestehappoa, kiehuu lämpötiloissa, jotka ylittävät HX (g). Esimerkiksi vetykloridi, HCl (g), kiehuu -85 ° C: ssa, mutta suolahappo, sen hydrasiini, on noin 48 ° C.

Miksi? Koska kaasumaisia ​​HX-molekyylejä ympäröi vesi. Kahdenlaisia vuorovaikutuksia voi esiintyä samaan aikaan: vetysidoksia, HX - H ₂ O - HX, tai solvaatiota ioneja, H ₃ O ⁺ (aq) ja X ^- (aq). Tämä tosiasia liittyy suoraan hydraattien kemiallisiin ominaisuuksiin.

kemiallinen

Hydrahapot ovat erittäin happamia liuoksia, joten heillä on happamia protoneja H ₃ O ^+, jotka voivat reagoida muiden aineiden kanssa. Mistä H ₃ O ^{+ tulee} ? Vetyatomista, jolla on positiivinen osavaraus δ +, joka dissosioituu vedessä ja päätyy kovalenttisesti sisällyttämällä vesimolekyyliin:

HX (aq) + H ₂ O (l) <=> X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

Huomaa, että yhtälö vastaa reaktiota, joka muodostaa tasapainon. Kun X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq): n muodostuminen on termodynaamisesti erittäin suosittu, HX vapauttaa happaman protoninsa veteen; ja sitten se, H ₃ O ⁺ uudeksi "kantaja", voi reagoida toisen yhdisteen kanssa, vaikka tämä ei ole emäs.

Edellä selitetään hydrasidien happamat ominaisuudet. Näin on kaikessa veteen liuenneella HX: llä; mutta jotkut tuottavat happamampia liuoksia kuin toiset. Mitä tämä on? Syyt voivat olla hyvin monimutkaisia. Kaikki HX (ac) eivät suosii yllä olevaa tasapainoa oikeutta kohti, toisin sanoen kohti X ^- (ac) + H ₃ O ⁺ (ac).

Happamuus

Ja poikkeus havaitaan fluorivetyhapossa, HF (aq). Fluori on erittäin elektronegatiivinen, joten se lyhentää HX-sidoksen etäisyyttä ja vahvistaa sitä sen hajoamista vastaan ​​veden vaikutuksesta.

Samoin HF-sidoksella on paljon parempi päällekkäisyys atomisäteen syistä. Toisaalta H-Cl, H-Br tai HI-sidokset ovat heikompia ja pyrkivät dissosioitumaan kokonaan vedessä siihen pisteeseen, että ne rikkovat yllä esitetyn tasapainon.

Tämä johtuu siitä, että muilla halogeeneilla tai kalkogeeneillä (esimerkiksi rikki) on suuremmat atomisäteet ja siten suuret kiertoradat. Näin ollen HX-sidoksella on huonompi kiertoradan päällekkäisyys, koska X on suurempi, mikä puolestaan ​​vaikuttaa happovoimaan ollessa kosketuksessa veden kanssa.

Siten vähentyvä happamuusjärjestys halogeenien vetyhapoille on seuraava: HF <HCl

nimistö

Vedetön muoto

Kuinka hydratsit nimetään? Vedettömissä muodoissaan, HX (g), ne on mainittava vetyhalogenideille sanelemana: lisäämällä jälkiliite –uro nimiensä loppuun.

Esimerkiksi HI (g) koostuu halogenidista (tai hydridistä), jonka muodostavat vety ja jodi, joten sen nimi on: vetyjodidi. Koska ei-metallit ovat yleensä enemmän elektronegatiivisia kuin vety, sen hapetusluku on +1. NaH: ssa puolestaan ​​vedyn hapetusluku on -1.

Tämä on toinen epäsuora tapa erottaa molekyylihydridit halogeeneistä tai vetyhalogenideista muista yhdisteistä.

Kun HX (g) on ​​joutunut kosketukseen veden kanssa, se esitetään nimellä HX (ac) ja sitten saadaan hydracidi.

Vesiliuoksessa

Hydraattihapon, HX (ac), nimeämiseksi sen vedettömien muotojen jälkiliite –uro on korvattava loppuliitteellä –hydrinen. Ja ne olisi ensinnäkin mainittava hapoina. Siten yllä olevassa esimerkissä HI (aq) -nimitys on: yod hapan vesi.

Kuinka ne muodostuvat?

Vetyhalogenidien suora liukeneminen

Hydrahappoja voidaan muodostaa liuottamalla vastaavat vetyhalogenidit veteen. Tätä voidaan edustaa seuraavalla kemiallisella yhtälöllä:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) on ​​erittäin liukoinen veteen, joten liukoisuustasossa ei ole tasapainoa, toisin kuin sen ioninen dissosioituminen vapauttaakseen happamia protoneja.

On kuitenkin synteettinen menetelmä, joka on edullinen, koska siinä käytetään raaka-aineena suoloja tai mineraaleja, liuottamalla ne matalissa lämpötiloissa vahvojen happojen kanssa.

Ei-metallien suolojen liukeneminen happojen kanssa

Jos ruokasuola, NaCl, liuotetaan väkevöityyn rikkihapon kanssa, tapahtuu seuraava reaktio:

NaCl: lla (s) + H ₂ SO ₄ (aq) => HCI: a (aq) + NaHSO ₄ (aq)

Rikkihappoa luovuttaa yhden sen happamia protoneja, ja Cl ^- kloridianioni, muuttaen sen näin suolahappoa. Vetykloridi, HCl (g) voi päästä pois tästä seoksesta, koska se on hyvin haihtuvaa, varsinkin jos sen pitoisuus vedessä on erittäin korkea. Toinen suola tuotettu natriumhapposulfaatin, NaHSO ₄.

Toinen tapa tuottaa se on korvata rikkihappo tiivistetyllä fosforihapolla:

NaCl: lla (s) + H ₃ PO ₄ (aq) => HCI: a (aq) + NaH ₂ PO ₄ (aq)

H ₃ PO ₄ reagoi samalla tavalla kuin H ₂ SO ₄, tuottavat suolahappoa ja natrium dihapon fosfaatti. NaCI on lähde Cl ^- anioni, niin että syntetisoida muiden hydrasideja, suolat tai kivennäisaineita sisältävien F ^-, Br ^-, I ^-, S ^-2-, jne. Tarvitaan.

Mutta, käyttö H ₂ SO ₄ tai H- ₃ PO ₄ riippuu sen oksidatiivisen vahvuus. H ₂ SO ₄ on erittäin voimakas hapettava aine, siihen pisteeseen, että se hapettaa jopa Br ^- ja I ^- heidän Br ₂ ja I ₂ molekyylipainon muotoja; ensimmäinen on punertava neste ja toinen violetti kiinteä aine. Näin ollen, H- ₃ PO ₄ edustaa edullinen vaihtoehto tällaisissa synteeseissä.

Sovellukset

Puhdistusaineet ja liuottimet

Hydrahappoja käytetään pääasiassa erityyppisten aineiden liuottamiseen. Tämä johtuu siitä, että ne ovat vahvoja happoja ja voivat puhdistaa mitä tahansa pintaa maltillisesti.

Sen happamat protonit lisätään epäpuhtauksien tai lian yhdisteisiin, mikä tekee niistä liukoisia vesipitoiseen väliaineeseen ja veden kuljetetaan sitten pois.

Mainitun pinnan kemiallisesta luonteesta riippuen yhtä tai toista hydraattia voidaan käyttää. Esimerkiksi fluorivetyhappoa ei voida käyttää lasin puhdistamiseen, koska se liuottaa sen paikalla. Kloorivetyhappoa käytetään tahrojen poistamiseen uima-altaan laatoista.

Ne kykenevät myös liuottamaan kiviä tai kiinteitä näytteitä, ja niitä käytetään sitten analyysi- tai tuotantotarkoituksiin pienissä tai suurissa mittakaavoissa. Ioninvaihtokromatografiassa käytetään laimennettua suolahappoa jäljellä olevien ionien pylvään puhdistamiseen.

Happokatalyytit

Jotkin reaktiot vaativat erittäin happamia liuoksia niiden nopeuttamiseksi ja lyhentämiseksi. Täältä hydrasidit tulevat sisään.

Esimerkki tästä on hydrojodihapon käyttö jääetikkahapon synteesissä. Öljyteollisuus tarvitsee myös hydrahappoja jalostamoiden prosesseissa.

Reagenssit orgaanisten ja epäorgaanisten yhdisteiden synteesiin

Hydrahapot eivät tarjoa vain happamia protoneja, vaan myös niiden vastaavia anioneja. Nämä anionit voivat reagoida orgaanisen tai epäorgaanisen yhdisteen kanssa spesifisen halogenidin muodostamiseksi. Tällä tavalla ne voidaan syntetisoida: fluoridit, kloridit, jodidit, bromidit, selenidit, sulfidit ja muut yhdisteet.

Näillä halogenideilla voi olla hyvin erilaisia ​​sovelluksia. Niitä voidaan käyttää esimerkiksi polymeerien, kuten teflonin, syntetisointiin; tai välittäjät, joista halogeeniatomit sisällytetään tiettyjen lääkkeiden molekyylirakenteisiin.

Oletetaan, että molekyyli CH ₃ CH ₂ OH, etanolia, reagoi HCl: n kanssa, jolloin muodostuu etyylikloridia:

CH ₃ CH ₂ OH + HCI: => CH ₃ CH ₂: lla + H ₂ O

Jokainen näistä reaktioista piilottaa mekanismin ja monia näkökohtia, jotka otetaan huomioon orgaanisissa synteeseissä.

esimerkit

Hydrahapoille ei ole saatavana monia esimerkkejä, koska mahdollisten yhdisteiden lukumäärä on luonnollisesti rajoitettu. Tästä syystä jäljempänä luetellaan joitain lisähydradeja ja niiden vastaavaa nimikkeistöä (lyhennettä (ac) ei oteta huomioon):

HF, fluorivetyhappo

Binaarinen nestehappo, jonka HF-molekyylit muodostavat vahvat vety sidokset siihen pisteeseen, että vedessä se on heikko happo.

H

Toisin kuin siihen saakka ajatellut hydratsit, se on polyatominen, ts. Siinä on enemmän kuin kaksi atomia, mutta se on kuitenkin edelleen binaarinen, koska se koostuu kahdesta elementistä: rikistä ja vedystä.

Sen kulmaiset MSM-molekyylit eivät muodosta huomattavia vety sidoksia, ja ne voidaan havaita niiden ominaisen mätänmunan hajun perusteella.

HCl, suolahappo

Yksi tunnetuimmista hapoista populaarikulttuurissa. Se on jopa osa mahalaukun mehu koostumuksesta, läsnä vatsassa, ja yhdessä hajoavien entsyymien kanssa ne hajoavat ruokaa.

HBr, bromivetyhappo

Kuten hydrojodihappo, se koostuu kaasufaasissa lineaarisista H-Br-molekyyleistä, jotka dissosioituvat H ⁺ (H ₃ O ⁺) - ja Br ^- ioneiksi saapuessaan veteen.

H

Vaikka telluurilla on tietty metalliominaisuus, sen hydraatti hajottaa epämiellyttäviä ja erittäin myrkyllisiä höyryjä, kuten vetyselenidiä.

Kuten muut hydrasideja on kalkogenidit (ryhmästä 16 jaksollisen), liuoksessa se tuottaa anioni Te ^2-, joten sen valenssi on -2.

Viitteet

1. Clark J. (22. huhtikuuta 2017). Vetyhalogenidien happamuus. Palautettu osoitteesta: chem.libretexts.org
2. Lumen: Johdatus kemiaan. Binaariset hapot. Otettu: kurssit.lumenlearning.com
3. Helmenstine, tohtori Anne Marie (22. kesäkuuta 2018). Määritelmä Binaarinen happo. Palautettu osoitteesta: gondo.com
4. Herra D. Scott. Kemiallisten kaavojen kirjoittaminen ja nimikkeistö.. Palautettu osoitteesta: celinaschools.org
5. Madhusha. (9. helmikuuta 2018). Erota binääriset hapot ja happohapot. Palautettu: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Hydraattihappo. Palautettu osoitteesta: es.wikipedia.org
7. Natalie Andrews. (24. huhtikuuta 2017). Hydridihapon käyttö. Palautettu osoitteesta: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). Fluorivetyhappo: tärkeitä käyttötapoja ja sovelluksia. Palautettu osoitteesta: studiousguy.com