- Charakterystyka i właściwości oksokwasu
- Grupy hydroksylowe
- Atom centralny
- Siarka do kwasu siarkowego
- Kwasowość
- Jak powstają oksokwasy?
- Przykłady szkoleń
- Metaliczne tlenki
- Nomenklatura
- Obliczanie wartościowości
- Nazwij kwas
- Przykłady
- Oksokwasy z grupy halogenów
- Oxacids VIA Group
- Oksokwasy boru
- Tlenokwasy węglowe
- Tlenokwasy chromu
- Krzemowe tlenki
- Bibliografia
Oxacid lub kwasy tlenowe jest kwas trójskładnikowy składa się z wodoru, tlenu i nie-metalowego elementu, która stanowi tak zwaną centralny atom. W zależności od liczby atomów tlenu, a tym samym stopni utlenienia pierwiastka niemetalicznego, mogą powstawać różne tlenokwasy.
Substancje te są czysto nieorganiczne; Jednak węgiel może tworzyć jeden z najbardziej znanych tlenokwasów: kwas węglowy, H 2 CO 3 . Jak pokazuje sam wzór chemiczny, ma trzy atomy O, jeden C i dwa atomy H.
Źródło: Pxhere
Dwa atomy H H 2 CO 3 są uwalniane do środowiska jako H + , co wyjaśnia jego kwaśne właściwości. Ogrzewanie wodnego roztworu kwasu węglowego spowoduje wydzielanie się gazu.
Gaz ten to dwutlenek węgla, CO 2 , nieorganiczna cząsteczka pochodząca ze spalania węglowodorów i oddychania komórkowego. Gdyby CO 2 powrócił do zbiornika na wodę, H 2 CO 3 utworzyłby się ponownie; dlatego oksokwas powstaje, gdy dana substancja reaguje z wodą.
Ta reakcja jest obserwowana nie tylko w przypadku CO 2 , ale także w przypadku innych nieorganicznych cząsteczek kowalencyjnych zwanych tlenkami kwasowymi.
Oksokwasy mają wiele zastosowań, które są ogólnie trudne do opisania. Jego zastosowanie będzie w dużym stopniu zależało od centralnego atomu i liczby atomów tlenu.
Mogą być wykorzystywane ze związków do syntezy materiałów, nawozów i materiałów wybuchowych, do celów analitycznych lub do produkcji napojów bezalkoholowych; Podobnie jak kwas węglowy i kwas fosforowy, H 3 PO 4 , wchodzący w skład tych napojów.
Charakterystyka i właściwości oksokwasu
Źródło: Gabriel Bolívar
Grupy hydroksylowe
Ogólny wzór HEO dla oksokwasów pokazano na powyższym obrazku. Jak widać, zawiera wodór (H), tlen (O) i centralny atom (E); który w przypadku kwasu węglowego jest węglem, C.
Wodór w tlenokwasach jest zwykle przyłączony do atomu tlenu, a nie do atomu centralnego. Kwas fosforowy, H 3 PO 3 , reprezentuje szczególny przypadek, w którym jeden z wodorów jest połączony z atomem fosforu; dlatego jego wzór strukturalny najlepiej przedstawia się jako (OH) 2 OPH.
Podczas gdy kwas azotawy, HNO 2 , ma szkielet HON = O, więc ma grupę hydroksylową (OH), która dysocjuje, uwalniając wodór.
Tak więc jedną z głównych cech oksokwasu jest nie tylko to, że zawiera on tlen, ale także występuje w postaci grupy OH.
Z drugiej strony, niektóre tlenokwasy mają tak zwaną grupę okso, E = O. W przypadku kwasu fosforawego ma grupę okso, P = O. Brakuje im atomów H, więc „nie odpowiadają” za kwasowość.
Atom centralny
Centralny atom (E) może być pierwiastkiem elektroujemnym lub nie, w zależności od jego lokalizacji w bloku p układu okresowego. Z drugiej strony tlen, pierwiastek nieco bardziej elektroujemny niż azot, przyciąga elektrony z wiązania OH; w ten sposób umożliwiając uwolnienie jonu H + .
E jest więc połączony z grupami OH. Kiedy uwalniany jest jon H + , następuje jonizacja kwasu; to znaczy, uzyskuje ładunek elektryczny, który w jego przypadku jest ujemny. Oksokwas może uwalniać tyle jonów H + , ile jest grup OH w jego strukturze; a im więcej, tym większy ładunek ujemny.
Siarka do kwasu siarkowego
Kwas siarkowy, poliprotyczny, ma wzór cząsteczkowy H 2 SO 4 . Ten wzór można również zapisać w następujący sposób: (OH) 2 SO 2 , aby podkreślić, że kwas siarkowy ma dwie grupy hydroksylowe przyłączone do siarki, jego centralnego atomu.
Reakcje jego jonizacji to:
H 2 SO 4 => H + + HSO 4 -
Następnie drugi H + jest uwalniany z pozostałej grupy OH, wolniej, aż do osiągnięcia równowagi:
HSO 4 - <=> H + + SO 4 2–
Druga dysocjacja jest trudniejsza niż pierwsza, ponieważ ładunek dodatni (H + ) należy oddzielić od ładunku podwójnie ujemnego (SO 4 2- ).
Kwasowość
Siła prawie wszystkich tlenokwasów, które mają ten sam centralny atom (nie metal), wzrasta wraz ze wzrostem stopnia utlenienia centralnego pierwiastka; co z kolei jest bezpośrednio związane ze wzrostem liczby atomów tlenu.
Na przykład pokazano trzy serie tlenokwasów, których siły kwasowości są uporządkowane od najmniejszej do największej:
H 2 SO 3 <H 2 SO 4
HNO 2 <HNO 3
HClO <HClO 2 <HClO 3 <HClO 4
W większości tlenokwasów, które mają różne pierwiastki o tym samym stopniu utlenienia, ale należą do tej samej grupy w układzie okresowym, siła kwasu rośnie bezpośrednio wraz z elektroujemnością atomu centralnego:
H 2 SeO 3 <H 2 SO 3
H 3 PO 4 <HNO 3
HBrO 4 <HClO 4
Jak powstają oksokwasy?
Jak wspomniano na początku, tlenki powstają, gdy określone substancje, zwane tlenkami kwasowymi, reagują z wodą. Zostanie to wyjaśnione na tym samym przykładzie dla kwasu węglowego.
CO 2 + H 2 O <=> H 2 CO 3
Kwaśny tlenek + woda => tlenokwas
Dzieje się tak, że cząsteczka H 2 O wiąże się kowalencyjnie z cząsteczką CO 2 . Jeśli woda jest usuwana przez ciepło, równowaga przesuwa się do regeneracji CO 2 ; to znaczy, gorący napój gazowany szybciej straci swoje musujące wrażenie niż zimny.
Z drugiej strony, kwasowe tlenki powstają, gdy niemetaliczny pierwiastek reaguje z wodą; chociaż dokładniej, gdy reagujący pierwiastek tworzy tlenek o charakterze kowalencyjnym, którego rozpuszczenie w wodzie powoduje powstanie jonów H + .
Jak już powiedziano, jony H + są produktem jonizacji powstałego oksokwasu.
Przykłady szkoleń
Tlenek chloru, Cl 2 O 5 , reaguje z wodą, dając kwas chlorowy:
Cl 2 O 5 + H 2 O => HClO 3
Tlenek siarki SO 3 reaguje z wodą, tworząc kwas siarkowy:
SO 3 + H 2 O => H 2 SO 4
Okresowy tlenek I 2 O 7 reaguje z wodą, tworząc kwas nadjodowy:
I 2 O 7 + H 2 O => HIO 4
Oprócz tych klasycznych mechanizmów tworzenia oksokwasów istnieją inne reakcje mające ten sam cel.
Na przykład trójchlorek fosforu, PCl 3 , reaguje z wodą, tworząc kwas fosforawy, kwas oksydowy i kwas solny, kwas fluorowcowodorowy.
PCl 3 + 3 H 2 O => H 3 PO 3 + HCl
Pentachlorek fosforu, PCl 5 , reaguje z wodą dając kwas fosforowy i kwas solny.
PCl 5 + 4 H 2 O => H 3 PO 4 + HCl
Metaliczne tlenki
Niektóre metale przejściowe tworzą kwaśne tlenki, to znaczy rozpuszczają się w wodzie, tworząc tlenki.
Najczęstszymi przykładami są tlenek manganu (VII) (bezwodny nadmanganowy) Mn 2 O 7 i tlenek chromu (VI).
Mn 2 O 7 + H 2 O => HMnO 4 (kwas nadmanganowy)
CrO 3 + H 2 O => H 2 CrO 4 (kwas chromowy)
Nomenklatura
Obliczanie wartościowości
Aby poprawnie nazwać tlenokwas, musimy zacząć od określenia liczby walencyjnej lub liczby utlenienia centralnego atomu E. Wychodząc od wzoru ogólnego HEO, rozważa się:
-O ma wartościowość -2
-Wartości H wynosi +1
Mając to na uwadze, oxacid HEO jest obojętny, więc suma ładunków wartościowości musi wynosić zero. Mamy więc następującą sumę algebraiczną:
-2 + 1 + E = 0
E = 1
Dlatego wartościowość E wynosi +1.
Następnie musimy uciec się do możliwych wartościowości, które może mieć E. Jeśli wartości +1, +3 i +4 należą do jego wartościowości, E wówczas „działa” z najniższą wartościowością.
Nazwij kwas
Aby nazwać HEO, zaczynasz od nazwania go kwasem, po którym następuje nazwa E z przyrostkami –ico, jeśli pracujesz z najwyższą wartościowością, lub –oso, jeśli pracujesz z najniższą wartościowością. Gdy występuje trzy lub więcej, przedrostki hypo- i per- są używane w odniesieniu do najmniejszych i największych wartościowości.
Tak więc HEO byłoby nazwane:
Hypo kwasu (E nazwa) opatrzone
Ponieważ +1 jest najmniejszą z jego trzech wartościowości. A gdyby to był HEO 2 , to E miałoby wartościowość +3 i byłoby nazwane:
Kwas (nazwa E) opatrzone
I tak samo dla HEO 3 , gdzie E pracuje z wartościowością +5:
Kwas (nazwa E) ico
Przykłady
Szereg tlenokwasów wraz z ich nomenklaturami wymieniono poniżej.
Oksokwasy z grupy halogenów
Halogeny interweniują, tworząc tlenokwasy o wartościowości +1, +3, +5 i +7. Chlor, brom i jod mogą tworzyć 4 rodzaje tlenokwasów odpowiadające tym wartościowościom. Ale jedynym oksokwasem wytworzonym z fluoru jest hipofluorokwas (HOF), który jest niestabilny.
Kiedy tlenokwas z grupy używa wartościowości +1, nazywa się go następująco: kwas podchlorawy (HClO); kwas podbromawy (HBrO); kwas hipojodowy (HIO); kwas hipofluorowy (HOF).
Z wartościowością +3 nie jest używany żaden przedrostek i używany jest tylko przyrostek niedźwiedź. Istnieją kwasy chlorowy (HClO 2 ), bromowy (HBrO 2 ) i jodowy (HIO 2 ).
Z wartościowością +5 nie jest używany żaden przedrostek i używany jest tylko sufiks ico. Istnieją kwasy chlorowy (HClO 3 ), bromowy (HBrO 3 ) i jodowy (HIO 3 ).
Podczas pracy z wartościowością +7 używany jest przedrostek per i przyrostek ico. Istnieją kwasy nadchlorowy (HClO 4 ), nadbromowy (HBrO 4 ) i okresowy (HIO 4 ).
Oxacids VIA Group
Niemetalowe pierwiastki z tej grupy mają najczęściej występujące wartościowości -2, +2, +4 i +6, tworząc trzy tlenokwasy w najbardziej znanych reakcjach.
Z wartościowością +2 używa się przedrostka czkawka i przyrostka niedźwiedzia. Istnieją kwasy podciśnieniowe (H 2 SO 2 ), hiposeleniczne (H 2 SeO 2 ) i hipotelurne (H 2 TeO 2 ).
Z wartościowością +4 nie jest używany przedrostek, a sufiks niedźwiedź jest używany. Istnieją kwasy siarkawy (H 2 SO 3 ), selenowy (H 2 SeO 3 ) i tellurowy (H 2 TeO 3 ).
A kiedy działają z wartościowością + 6, nie jest używany żaden przedrostek i używany jest przyrostek ico. Istnieją kwasy siarkowe (H 2 SO 4 ), selenowy (H 2 SeO 4 ) i tellurowy (H 2 TeO 4 ).
Oksokwasy boru
Bor ma wartościowość +3. Istnieją kwasy metaboliczne (HBO 2 ), piroborowy (H 4 B 2 O 5 ) i ortoborowy (H 3 BO 3 ). Różnica polega na liczbie wody, która reaguje z tlenkiem boru.
Tlenokwasy węglowe
Węgiel ma wartościowości +2 i +4. Przykłady: z wartościowością +2, kwasem węglowym (H 2 CO 2 ) iz wartościowością +4, kwasem węglowym (H 2 CO 3 ).
Tlenokwasy chromu
Chrom ma wartościowości +2, +4 i +6. Przykłady: z walencją 2, kwas podchromowy (H 2 CrO 2 ); z wartościowością 4, kwas chromowy (H 2 CrO 3 ); iz wartościowością 6, kwas chromowy (H 2 CrO 4 ).
Krzemowe tlenki
Krzem ma wartościowości -4, +2 i +4. Masz kwas metakrzemowy (H 2 SiO 3 ) i kwas pirokrzemowy (H 4 SiO 4 ). Zauważ, że w obu przypadkach Si ma wartościowość +4, ale różnica polega na liczbie cząsteczek wody, które przereagowały z jego kwasowym tlenkiem.
Bibliografia
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Chemia. (8th ed.). CENGAGE Learning.
- Redaktor. (6 marca 2012). Formułowanie i nazewnictwo tlenokwasów. Odzyskany z: si-educa.net
- Wikipedia. (2018). Oxyacid. Odzyskane z: en.wikipedia.org
- Steven S. Zumdahl. (2019). Oxyacid. Encyclopædia Britannica. Odzyskany z: britannica.com
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 stycznia 2018). Powszechne związki oksokwasowe. Odzyskany z: thinkco.com