- Struktura chemiczna
- Nazewnictwo soli kwaśnych
- Kwaśne sole wodorotlenowe
- Sole kwasów trójskładnikowych
- Inny przykład
- Trening
- Fosforany
- Cytryniany
- Przykłady
- Kwaśne sole metali przejściowych
- Kwasowy charakter
- Aplikacje
- Bibliografia
Te kwasowe sole lub sole tlenowe są te pochodzące z częściowym zobojętnieniu chlorowcowodorowy i oxoacids. Dlatego w przyrodzie można znaleźć sole binarne i trójskładnikowe, nieorganiczne lub organiczne. Charakteryzują się dostępnością kwasowych protonów (H + ).
Z tego powodu ich roztwory prowadzą na ogół do uzyskania kwaśnych mediów (pH <7). Jednak nie wszystkie sole kwasów wykazują tę właściwość; niektóre faktycznie pochodzą z roztworów alkalicznych (zasadowych, o pH> 7).
Wodorowęglan sodu
Najbardziej reprezentatywną ze wszystkich kwaśnych soli jest tak zwany wodorowęglan sodu; znany również jako proszek do pieczenia (górne zdjęcie) lub z ich odpowiednimi nazwami podlegającymi tradycyjnej, systematycznej lub kompozycyjnej nomenklaturze.
Jaki jest wzór chemiczny sody oczyszczonej? NaHCO 3 . Jak widać, ma tylko jeden proton. A jak ten proton jest związany? Do jednego z atomów tlenu, tworząc grupę wodorotlenkową (OH).
Zatem dwa pozostałe atomy tlenu są uważane za tlenki (O 2– ). Ten pogląd na strukturę chemiczną anionu pozwala na bardziej selektywne nazwanie go.
Struktura chemiczna
Kwaśne sole mają wspólną obecność jednego lub więcej kwasowych protonów, a także metalu i niemetalu. Różnica między tymi, które pochodzą z węglowodorów (HA) i oksokwasów (HAO), to logicznie atom tlenu.
Jednak kluczowym czynnikiem, który określa, jak kwaśna jest dana sól (pH, które wytwarza po rozpuszczeniu w rozpuszczalniku), spoczywa na sile wiązania między protonem i anionem; zależy to również od charakteru kationu, jak w przypadku jonu amonowego (NH 4 + ).
Siła HX, przy której X jest anionem, zmienia się w zależności od rozpuszczalnika, który rozpuszcza sól; którym jest zazwyczaj woda lub alkohol. Stąd, po pewnych rozważaniach dotyczących równowagi w roztworze, można wywnioskować poziom kwasowości wspomnianych soli.
Im więcej protonów ma kwas, tym większa liczba soli, które mogą z niego wyłonić się. Z tego powodu w przyrodzie występuje wiele soli kwaśnych, z których większość jest rozpuszczonych w wielkich oceanach i morzach, a także oprócz tlenków, składniki odżywcze gleby.
Nazewnictwo soli kwaśnych
Jak nazywa się sole kwasów? Kultura popularna podjęła się przypisania głęboko zakorzenionych nazw najpowszechniejszym solom; jednak reszta z nich, niezbyt dobrze znana, chemicy opracowali szereg kroków, aby nadać im uniwersalne nazwy.
W tym celu IUPAC zalecił szereg nomenklatur, które, mimo że stosują to samo dla węglowodorów i tlenokwasów, wykazują niewielkie różnice, gdy są używane z ich solami.
Konieczne jest opanowanie nazewnictwa kwasów, zanim przejdziemy do nomenklatury soli.
Kwaśne sole wodorotlenowe
Wodorowodory są zasadniczo wiązaniem między wodorem a atomem niemetalicznym (z grup 17 i 16, z wyjątkiem tlenu). Jednak tylko te, które mają dwa protony (H 2 X), są zdolne do tworzenia soli kwasów.
Tak więc w przypadku siarkowodoru (H 2 S), gdy jeden z jego protonów zostanie zastąpiony metalem, np. Sodem, mamy NaHS.
Jak nazywa się sól NaHS? Istnieją dwa sposoby: tradycyjna nomenklatura i kompozycja.
Wiedząc, że jest to siarczek, a sód ma tylko wartościowość +1 (ponieważ pochodzi z grupy 1), kontynuujemy poniżej:
Sól: NaHS
Nomenklatury
Skład: siarkowodór sodu .
Tradycyjny: siarczek sodu .
Innym przykładem może być również Ca (HS) 2 :
Sól: Ca (HS) 2
Nomenklatury
Skład: bis (siarkowodór) wapnia .
Tradycyjny: kwaśny siarczek wapnia .
Jak widać, przedrostki bis-, tris, tetrakis itp. Są dodawane zgodnie z liczbą anionów (HX) n , gdzie n jest wartościowością atomu metalu. Zatem stosując to samo rozumowanie dla Fe (HSe) 3 :
Sól: Fe (HSe) 3
Nomenklatury
Skład: Tris (wodoroselenek) żelaza (III) .
Tradycyjny: kwaśny siarczek żelaza (III) .
Ponieważ żelazo ma głównie dwie wartościowości (+2 i +3), jest oznaczone w nawiasach cyframi rzymskimi.
Sole kwasów trójskładnikowych
Nazywane również oksysolami, mają bardziej złożoną strukturę chemiczną niż kwaśne sole węglowodorowe. W nich atom niemetaliczny tworzy wiązania podwójne z tlenem (X = O), klasyfikowane jako tlenki, i wiązania pojedyncze (X-OH); ten ostatni odpowiada za kwasowość protonu.
Tradycyjne nazewnictwo i nomenklatury składu utrzymują te same normy, co dla oksokwasów i ich odpowiednich soli trójskładnikowych, z jedynym rozróżnieniem polegającym na podkreśleniu obecności protonu.
Z drugiej strony systematyczna nomenklatura uwzględnia typy wiązań XO (addycyjnych) lub liczbę atomów tlenu i protonów (wodór lub anion).
Wracając z sodą oczyszczoną, nazywa się ją następująco:
Sól: NaHCO 3
Nomenklatury
Tradycyjny: węglan sodu .
Skład: wodorowęglan sodu .
Systematyka i dodawanie wodoru do anionów: Hidroxidodioxidocarbonato (-1) sodu , wodór (trioxidocarbonato) sodu .
Nieformalne: soda oczyszczona, soda oczyszczona .
Skąd się wzięły terminy „hydroksy” i „dwutlenek”? „Hydroksy” odnosi się do grupy -OH pozostającej w anionie HCO 3 - (O 2 C-OH), a „ditlenek” do pozostałych dwóch atomów tlenu, na których podwójne wiązanie C = O „rezonuje” (rezonans).
Z tego powodu systematyczna nomenklatura, choć dokładniejsza, jest nieco skomplikowana dla osób wtajemniczonych w świat chemii. Liczba (-1) jest równa ujemnemu ładunkowi anionu.
Inny przykład
Sól: Mg (H 2 PO 4 ) 2
Nomenklatury
Tradycyjny: fosforan dikwasu magnezu .
Skład: diwodorofosforan magnezu (zwróć uwagę na dwa protony).
Systematyka i dodatek wodoru do anionów: dihydroksydodioksydofosfato (-1) magnezu , bis-magnezu .
Reinterpretując systematyczną nomenklaturę, okazuje się, że anion H 2 PO 4 - ma dwie grupy OH, więc pozostałe dwa atomy tlenu tworzą tlenki (P = O).
Trening
Jak powstają sole kwasów? Są produktem zobojętnienia, czyli reakcji kwasu z zasadą. Ponieważ te sole mają kwaśne protony, zobojętnianie nie może być całkowite, ale częściowe; w przeciwnym razie otrzymuje się sól obojętną, jak widać w równaniach chemicznych:
H 2 A + 2NaOH => Na 2 A + 2H 2 O (kompletne)
H 2 A + NaOH => NaHA + H 2 O (częściowe)
Ponadto tylko kwasy poliprotyczne mogą mieć częściowe zobojętnienie, ponieważ kwasy HNO 3 , HF, HCl itp. Mają tylko jeden proton. Tutaj kwaśną solą jest NaHA (co jest fikcyjne).
Gdyby zamiast zneutralizować kwas diprotyczny H 2 A (a dokładniej wodorokwas) za pomocą Ca (OH) 2 , wówczas powstałaby odpowiednia sól wapniowa Ca (HA) 2 . Gdyby zastosowano Mg (OH) 2 , otrzymano by Mg (HA) 2 ; jeśli zastosowano LiOH, LiHA; CsOH, CsHA i tak dalej.
Z tego wynika, że w odniesieniu do formacji sól składa się z anionu A pochodzącego z kwasu oraz z metalu zasady używanej do neutralizacji.
Fosforany
Kwas fosforowy (H 3 PO 4 ) jest poliprotycznym oksokwasem, dlatego pochodzi z niego duża ilość soli. Używając KOH do zneutralizowania go i uzyskania w ten sposób jego soli, mamy:
H 3 PO 4 + KOH => KH 2 PO 4 + H 2 O
KH 2 PO 4 + KOH => K 2 HPO 4 + H 2 O
K 2 HPO 4 + KOH => K 3 PO 4 + H 2 O
KOH neutralizuje jeden z kwaśnych protonów H 3 PO 4 , zastępując go kationem K + w soli potasowej dikwasu fosforanowego (zgodnie z tradycyjną nomenklaturą). Ta reakcja trwa do momentu dodania tych samych równoważników KOH w celu zneutralizowania wszystkich protonów.
Można wtedy zauważyć, że powstaje do trzech różnych soli potasu, z których każda ma odpowiednie właściwości i możliwe zastosowania. Ten sam wynik można było uzyskać przy użyciu LiOH, dając fosforany litu; lub Sr (OH) 2 , z wytworzeniem fosforanów strontu i tak dalej z innymi zasadami.
Cytryniany
Kwas cytrynowy to kwas trikarboksylowy obecny w wielu owocach. Dlatego ma trzy grupy –COOH, co jest równe trzem kwasowym protonom. Podobnie jak kwas fosforowy, jest w stanie wytworzyć trzy rodzaje cytrynianów w zależności od stopnia zobojętnienia.
W ten sposób, stosując NaOH, otrzymuje się cytryniany mono-, di- i trisodu:
OHC 3 H 4 (COOH) 3 + NaOH => OHC 3 H 4 (COONa) (COOH) 2 + H 2 O
OHC 3 H 4 (COONa) (COOH) 2 + NaOH => OHC 3 H 4 (COONa) 2 (COOH) + H 2 O
OHC 3 H 4 (COONa) 2 (COOH) + NaOH => OHC 3 H 4 (COONa) 3 + H 2 O
Równania chemiczne wyglądają na skomplikowane, biorąc pod uwagę strukturę kwasu cytrynowego, ale gdyby zostały przedstawione, reakcje byłyby tak proste, jak w przypadku kwasu fosforowego.
Ostatnią solą jest neutralny cytrynian sodu, którego wzór chemiczny to Na 3 C 6 H 5 O 7 . Inne cytryniany sodu to: Na 2 C 6 H 6 O 7 , cytrynian sodu (lub cytrynian disodowy); i Nac 6 H 7 O 7 , cytrynian sodu dikwasu (lub cytrynian monosodowy).
To wyraźny przykład kwaśnych soli organicznych.
Przykłady
Wiele soli kwaśnych znajduje się w kwiatach i wielu innych podłożach biologicznych, a także w minerałach. Pominięto jednak sole amonowe, które w przeciwieństwie do innych nie pochodzą z kwasu, ale z zasady: amoniaku.
Jak to jest możliwe? Wynika to z reakcji neutralizacji amoniaku (NH 3 ), zasady, która deprotonuje i wytwarza kation amonowy (NH 4 + ). NH 4 + , jak również inne kationy metali, mogą doskonale zastąpić dowolny z kwaśnych protonów grupy węglowodorów lub oksokwasów.
W przypadku fosforanów i cytrynianów amonu wystarczy podstawić NH 4 zamiast K i Na , a otrzymamy sześć nowych soli. To samo dotyczy kwasu węglowego: NH 4 HCO 3 (kwaśny węglan amonu) i (NH 4 ) 2 CO 3 (węglan amonu).
Kwaśne sole metali przejściowych
Metale przejściowe mogą być również częścią różnych soli. Jednak są one mniej znane, a ich syntezy charakteryzują się wyższym stopniem złożoności ze względu na różne stopnie utlenienia. Przykłady tych soli obejmują:
Sól: AgHSO 4
Nomenklatury
Tradycyjne: kwaśny siarczan srebra .
Skład: wodorosiarczan srebra .
Systematyka: wodorotlenek srebra (tetraoksydosiarczan) .
Sól: Fe (H 2 BO 3 ) 3
Nomenklatury
Tradycyjny: boran dikwasu żelaza (III) .
Skład: Diwodoroboran żelaza (III) .
Klasyfikacja: Iron Tris (III) .
Sól: Cu (HS) 2
Nomenklatury
Tradycyjny: kwaśny siarczek miedzi (II) .
Skład: siarkowodór miedzi (II) .
Systematycznie: Bis (siarkowodór) miedzi (II) .
Sól: Au (HCO 3 ) 3
Nomenklatury
Tradycyjny: kwaśny węglan złota (III) .
Skład: wodorowęglan złota (III) .
Klasyfikacja: Golden Tris (III) .
I tak z innymi metalami. Ogromne bogactwo strukturalne soli kwaśnych leży bardziej w naturze metalu niż anionu; ponieważ nie ma wielu węglowodorów lub tlenokwasów, które istnieją.
Kwasowy charakter
Kwaśne sole na ogół po rozpuszczeniu w wodzie powodują powstanie wodnego roztworu o pH niższym niż 7. Jednak nie jest to całkowicie prawdą dla wszystkich soli.
Dlaczego nie? Ponieważ siły, które wiążą kwaśny proton z anionem, nie zawsze są takie same. Im są silniejsze, tym mniejsza będzie tendencja do oddawania go środkowi; Podobnie zachodzi odwrotna reakcja, która powoduje regres tego faktu: reakcja hydrolizy.
To wyjaśnia, dlaczego NH 4 HCO 3 , mimo że jest solą kwaśną, generuje roztwory zasadowe:
NH 4 + + H 2 O <=> NH 3 + H 3 O +
HCO 3 - + H 2 O <=> H 2 CO 3 + OH -
HCO 3 - + H 2 O <=> CO 3 2– + H 3 O +
NH 3 + H 2 O <=> NH 4 + + OH -
Biorąc pod uwagę poprzednie równania równowagi, podstawowe pH wskazuje, że reakcje, które wytwarzają OH - zachodzą preferencyjnie w stosunku do tych, które wytwarzają H 3 O + , rodzaj wskaźnika roztworu kwasu.
Jednak nie wszystkie aniony można zhydrolizować (F - , Cl - , NO 3 - itd.); To te, które pochodzą z mocnych kwasów i zasad.
Aplikacje
Każda sól kwasowa ma swoje zastosowanie w różnych dziedzinach. Mogą jednak podsumować kilka typowych zastosowań większości z nich:
-W przemyśle spożywczym znajdują zastosowanie jako drożdże lub konserwanty, a także w cukiernictwie, produktach do higieny jamy ustnej oraz do produkcji leków.
-Te, które są higroskopijne, są przeznaczone do pochłaniania wilgoci i CO 2 w pomieszczeniach lub warunkach, które tego wymagają.
-Sole potasu i wapnia na ogół znajdują zastosowanie jako nawozy, składniki odżywcze lub odczynniki laboratoryjne.
-Jako dodatki do szkła, ceramiki i cementów.
-Przy przygotowywaniu roztworów buforowych, niezbędne we wszystkich reakcjach wrażliwych na nagłe zmiany pH. Na przykład bufory fosforanowe lub octanowe.
- I wreszcie, wiele z tych soli dostarcza stałych i łatwych do opanowania form kationów (zwłaszcza metali przejściowych) o dużym zapotrzebowaniu w świecie syntezy nieorganicznej lub organicznej.
Bibliografia
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. Chemia. (8th ed.). CENGAGE Learning, str 138, 361.
- Brian M. Tissue. (2000). Zaawansowana słaba równowaga kwasowa i słaba zasada. Zaczerpnięte z: Tissuegroup.chem.vt.edu
- C. Speakman i Neville Smith. (1945). Kwaśne sole kwasów organicznych jako standardy pH. Tom 155, strona 698.
- Wikipedia. (2018). Sole kwasowe. Zaczerpnięte z: en.wikipedia.org
- Identyfikacja kwasów, zasad i soli. (2013). Zaczerpnięte z: ch302.cm.utexas.edu
- Kwaśne i zasadowe roztwory soli. Zaczerpnięte z: chem.purdue.edu
- Joaquín Navarro Gómez. Kwaśne sole wodorotlenowe. Zaczerpnięte z: formulacionquimica.weebly.com
- Encyklopedia przykładów (2017). Kwaśne sole. Odzyskany z: examples.co