Hidrácidos Eigenschaften, Nomenklatur, Verwendungen und Beispiele

Die Hydracideoder binäre Säuren sind in Wasser gelöste Verbindungen, die aus Wasserstoff und einem nichtmetallischen Element bestehen: Wasserstoffhalogenide. Seine allgemeine chemische Formel kann als HX ausgedrückt werden, wobei H das Wasserstoffatom und X das nichtmetallische Element ist.

X kann zur Gruppe 17 gehören, Halogene oder Elemente der Gruppe 16, die keinen Sauerstoff enthalten. Im Gegensatz zu Oxosäuren fehlt den Hydrosäuren Sauerstoff. Da Hydrokide kovalente oder molekulare Verbindungen sind, sollte die H-X-Bindung in Betracht gezogen werden. Dies ist von großer Bedeutung und definiert die Eigenschaften jeder Hydrocarbonsäure.

Was kann man über die H-X-Verbindung sagen? Wie im obigen Bild zu sehen ist, gibt es ein permanentes Dipolmoment, das durch die unterschiedlichen Elektronegativitäten zwischen H und X erzeugt wird. Da X normalerweise elektronegativer ist als H, zieht es seine elektronische Wolke an und endet mit einer negativen Partialladung δ-.

Auf der anderen Seite endet H, wenn ein Teil seiner Elektronendichte zu X abgegeben wird, mit einer partiellen positiven Ladung δ +. Je negativer δ-, desto reicher an Elektronen ist X und desto größer wird der elektronische Mangel von H. Je nachdem, welches Element X ist, kann ein Hydrazid mehr oder weniger polar sein.

Das Bild zeigt auch die Struktur der Hydrazide. H-X ist ein lineares Molekül, das an einem seiner Enden mit einem anderen interagieren kann. Je polarer HX, interagieren seine Moleküle mit größerer Stärke oder Affinität. Infolgedessen werden Ihre Siede- oder Schmelzpunkte zunehmen.

Die H-X-H-X-Wechselwirkungen bleiben jedoch schwach genug, um ein festes Hydrazid zu erzeugen. Daher sind unter Druck- und Umgebungstemperatur gasförmige Substanzen; außer für HF, das über 20ºC verdampft.

Warum? Weil HF in der Lage ist, starke Wasserstoffbindungen zu bilden. Während die anderen Hydrazide, deren nichtmetallische Elemente weniger elektronegativ sind, kaum unter 0 ° C in flüssiger Phase vorliegen können. HCl kocht beispielsweise bei etwa -85 ° C.

Sind Hydroxysubstanzen? Die Antwort liegt in der positiven Teilladung δ + am Wasserstoffatom. Wenn δ + sehr groß ist oder die H-X-Bindung sehr schwach ist, dann wird HX eine starke Säure sein; wie es mit allen Wasserstoffstoffen der Halogene geschieht, sobald ihre jeweiligen Halogenide in Wasser gelöst sind.

Index

• 1 Eigenschaften
  • 1.1 Physikalisch
  • 1.2 Chemische
• 2 Nomenklatur
  • 2.1 wasserfreie Form
  • 2.2 In wässriger Lösung
• 3 Wie werden sie gebildet?
  • 3.1 Direkte Auflösung von Halogenwasserstoffen
  • 3.2 Auflösung von Salzen von Nichtmetallen mit Säuren
• 4 Verwendet
  • 4.1 Reiniger und Lösungsmittel
  • 4.2 Säurekatalysatoren
  • 4.3 Reagenzien für die Synthese von organischen und anorganischen Verbindungen
• 5 Beispiele
  • 5,1 HF, Fluorwasserstoffsäure
  • 5.2 H2S, Schwefelwasserstoff
  • 5.3 HCl, Salzsäure
  • 5.4 HBr, Bromwasserstoffsäure
  • 5.5 H2Te, Tellursäure
• 6 Referenzen

Eigenschaften

Physisch

-Visible alle Hydro-Säuren sind transparente Lösungen, da HX in Wasser sehr löslich sind. Sie können gelbliche Töne entsprechend den Konzentrationen von gelöstem HX haben.

- Sie sind Raucher, was bedeutet, dass sie dichte, ätzende und reizende Dämpfe abgeben (einige von ihnen sind sogar ekelerregend). Dies liegt daran, dass die HX-Moleküle sehr flüchtig sind und mit dem Wasserdampf des die Lösungen umgebenden Mediums wechselwirken. Darüber hinaus sind HX in seinen wasserfreien Formen gasförmige Verbindungen.

Die Hydrocarbide sind gute Stromleiter. Obwohl HX gasförmige Spezies bei atmosphärischen Bedingungen sind, geben sie, wenn sie sich in Wasser lösen, Ionen frei (H⁺X^-), die den Durchgang von elektrischem Strom erlauben.

- Ihre Siedepunkte sind denen ihrer wasserfreien Formen überlegen. Das heißt, HX (ac), das das Hydrazid bezeichnet, kocht bei höheren Temperaturen als HX (g). Zum Beispiel siedet Chlorwasserstoff, HCl (g), bei -85 ° C, aber Salzsäure, deren Hydroxid, um 48 ° C.

Warum? Weil die HX-Gasmoleküle von Wassermolekülen umgeben sind. Zwischen ihnen können zwei Arten von Wechselwirkungen gleichzeitig auftreten: Wasserstoffbrücken, HX - H₂O - HX oder Solvatation der Ionen, H₃O⁺(ac) und X^-(ac). Diese Tatsache steht in direktem Zusammenhang mit den chemischen Eigenschaften der Hydrocide.

Chemikalien

Hydrazide sind sehr saure Lösungen, deshalb haben sie H saure Protonen₃O⁺ verfügbar, um mit anderen Substanzen zu reagieren. Woher kommt H?₃O⁺? Das Wasserstoffatom mit positiver Ladung + δ, das in Wasser dissoziiert und Enden Fügt kovalent ein Wassermolekül:

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

Beachten Sie, dass die Gleichung einer Reaktion entspricht, die ein Gleichgewicht herstellt. Wenn die Bildung von X^-(ac) + H₃O⁺(ac) ist thermodynamisch sehr begünstigt, HX gibt sein saures Proton an Wasser ab; und dann das mit H₃O⁺ als neuer "Träger" kann er mit einer anderen Verbindung reagieren, auch wenn diese keine starke Base ist.

Das Obige erklärt die sauren Eigenschaften von Hydrociden. Dies ist der Fall für alle in Wasser gelösten HX; aber einige erzeugen saurere Lösungen als andere. Warum ist es? Die Gründe können sehr kompliziert sein. Nicht alle HX (ac) favorisieren das vorhergehende Gleichgewicht nach rechts, dh zu X hin^-(ac) + H₃O⁺(ac).

Säure

Und die Ausnahme wird in Fluorwasserstoffsäure, HF (ac) beobachtet. Fluor ist sehr elektronegativ, daher verkürzt es den Abstand der H-X-Bindung und verstärkt es gegen den Bruch durch die Einwirkung von Wasser.

In ähnlicher Weise hat die H-F-Verbindung eine viel bessere Überlappung für Atomfunk-Gründe. Im Gegensatz dazu sind die H-Cl-, H-Br- oder H-I-Bindungen schwächer und neigen dazu, im Wasser vollständig zu dissoziieren, bis zu dem Punkt, wo sie mit dem oben vorgeschlagenen Gleichgewicht brechen.

Dies liegt daran, dass die anderen Halogene oder Chalkogene (zum Beispiel Schwefel) größere Atomradien und daher voluminösere Orbitale haben. Infolgedessen zeigt die H-X-Bindung eine schlechtere orbitale Überlappung, da X größer ist, was wiederum einen Einfluss auf die Säurestärke hat, wenn es in Kontakt mit Wasser kommt.

Auf diese Weise ist die abnehmende Reihenfolge der Acidität für die Wasserstoffatome der Halogene wie folgt: HF <HCl

Nomenklatur

Wasserfreie Form

Wie heißen die Hydrazide? In ihren wasserfreien Formen, HX (g), müssen sie wie für Halogenwasserstoffe vorgeschrieben erwähnt werden: indem man das Suffix -uro an das Ende ihrer Namen anfügt.

Zum Beispiel besteht HI (g) aus einem Halogenid (oder Hydrid), das aus Wasserstoff und Jod gebildet wird, daher lautet sein Name: yodUro von Wasserstoff. Da Nichtmetalle im Allgemeinen elektronegativer als Wasserstoff sind, hat sie eine Oxidationszahl von +1. In NaH dagegen hat Wasserstoff eine Oxidationszahl von -1.

Dies ist ein weiterer indirekter Weg, um molekulare Hydride von Halogenen oder Halogenwasserstoffen von anderen Verbindungen zu unterscheiden.

Sobald HX (g) in Kontakt mit dem Wasser kommt, wird es als HX (ac) dargestellt und dann ist das Hydrazid vorhanden.

In wässriger Lösung

Um das Hydrazid HX (ac) zu nennen, muss das Suffix -uro seiner wasserfreien Formen durch das Suffix -hydric ersetzt werden. Und es sollte in erster Linie als Säure erwähnt werden. Daher wird für das vorherige Beispiel der HI (ac) wie folgt benannt: acid yodWasser.

Wie sind sie gebildet?

Direkte Auflösung von Halogenwasserstoffen

Hydrazide können durch einfaches Lösen ihrer entsprechenden Halogenwasserstoffe in Wasser gebildet werden. Dies kann durch die folgende chemische Gleichung dargestellt werden:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) ist in Wasser sehr löslich, daher gibt es kein Gleichgewicht der Löslichkeit, im Gegensatz zu seiner ionischen Dissoziation zur Freisetzung saurer Protonen.

Es gibt jedoch eine synthetische Methode, die bevorzugt ist, da sie Salze oder Mineralien als Rohmaterial verwendet, die sie bei niedrigen Temperaturen mit starken Säuren lösen.

Auflösung von Salzen von Nichtmetallen mit Säuren

Wenn das Tafelsalz NaCl mit konzentrierter Schwefelsäure gelöst wird, tritt die folgende Reaktion auf:

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

Schwefelsäure spendet eines ihrer sauren Protonen zum Chloridanion Cl^-und wandelt es so in Salzsäure um. Aus dieser Mischung kann Chlorwasserstoff, HCl (g), entweichen, weil es sehr flüchtig ist, insbesondere wenn seine Konzentration in Wasser sehr hoch ist. Das andere produzierte Salz ist Natriumsäuresulfat, NaHSO₄.

Eine andere Art, es herzustellen, ist, die Schwefelsäure durch die konzentrierte Phosphorsäure zu ersetzen:

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

Der H₃PO₄ es reagiert auf die gleiche Weise wie das H₂SO₄Herstellung von Salzsäure und Natriumdisäurephosphat. NaCl ist die Quelle des Cl-Anions^-, so dass man für die Synthese der anderen Hydrazide Salze oder Mineralien braucht, die F enthalten^-, Br^-Ich^-, S^2-usw.

Aber die Verwendung von H₂SO₄ oder H₃PO₄ es wird von seiner oxidativen Stärke abhängen. Der H₂SO₄ Es ist ein sehr starkes Oxidationsmittel bis zu dem Punkt, dass es sogar Br oxidiert^- und ich^- zu seinen molekularen Formen Br₂ und ich₂; der erste ist eine rötliche Flüssigkeit und der zweite ein purpurfarbener Feststoff. Daher ist die H₃PO₄ stellt die bevorzugte Alternative in solchen Synthesen dar.

Verwendet

Reiniger und Lösungsmittel

Die Hydrazide werden im Wesentlichen verwendet, um verschiedene Arten von Materie aufzulösen. Dies liegt daran, dass sie starke Säuren sind, und in Maßen können sie jede Oberfläche reinigen.

Ihre sauren Protonen werden zu den Verbindungen der Verunreinigungen oder des Schmutzes hinzugefügt, machen sie in dem wässrigen Medium löslich und werden dann durch das Wasser mitgerissen.

Abhängig von der chemischen Natur der Oberfläche kann ein Hydrazid oder ein anderes verwendet werden. Zum Beispiel kann Fluorwasserstoffsäure nicht verwendet werden, um Glas zu reinigen, da es sie sofort auflösen würde. Mit Salzsäure werden Flecken auf Poolfliesen entfernt.

Sie sind auch in der Lage, Gesteine ​​oder feste Proben aufzulösen und dann für analytische oder Produktionszwecke in kleinen oder großen Maßstäben zu verwenden. Bei der Ionenaustauschchromatographie wird verdünnte Salzsäure verwendet, um die Säule von verbleibenden Ionen zu reinigen.

Säurekatalysatoren

Einige Reaktionen erfordern sehr saure Lösungen, um sie zu beschleunigen und die Zeit zu verkürzen. Hier kommen die Hydrosäuren ins Spiel.

Ein Beispiel hierfür ist die Verwendung von Iodwasserstoffsäure bei der Eisessigsynthese. Die Ölindustrie benötigt auch Kohlenwasserstoffe in den Raffinerieprozessen.

Reagenzien für die Synthese von organischen und anorganischen Verbindungen

Hydrazide liefern nicht nur saure Protonen, sondern auch ihre jeweiligen Anionen. Diese Anionen können mit einer organischen oder anorganischen Verbindung reagieren, um ein spezifisches Halogenid zu bilden. Auf diese Weise können sie synthetisiert werden: Fluoride, Chloride, Iodide, Bromide, Selenide, Sulfide und andere Verbindungen.

Diese Halogenide können sehr unterschiedliche Anwendungen haben. Zum Beispiel können sie verwendet werden, um Polymere wie Teflon zu synthetisieren; oder Vermittler, aus denen Halogenatome in die Molekülstrukturen bestimmter Medikamente eingebaut werden.

Angenommen, das CH-Molekül₃CH₂OH, Ethanol, reagiert mit HCl zu Ethylchlorid:

CH₃CH₂OH + HCl => CH₃CH₂Cl + H₂O

Jede dieser Reaktionen verbirgt einen Mechanismus und viele Aspekte, die in der organischen Synthese berücksichtigt werden.

Beispiele

Es gibt nicht viele Beispiele für Hydrocide, da die Anzahl der möglichen Verbindungen natürlich begrenzt ist. Aus diesem Grund sind einige zusätzliche Hydracide unten mit ihrer jeweiligen Nomenklatur aufgeführt (die Abkürzung (ac) wird ignoriert):

HF, Fluorwasserstoffsäure

Binärer Kohlenwasserstoff, dessen H-F-Moleküle starke Wasserstoffbrückenbindungen bilden, in einem solchen Ausmaß, dass es in Wasser eine schwache Säure ist.

H₂S, Schwefelwasserstoff

Im Gegensatz zu den bisher betrachteten Hydraziden ist es mehratomig, das heißt, es hat mehr als zwei Atome, aber es ist weiterhin binär, weil es zwei Elemente ist: Schwefel und Wasserstoff.

Seine H-S-H-Winkelmoleküle bilden keine merklichen Wasserstoffbrücken und können durch ihren charakteristischen Geruch von faulen Eiern nachgewiesen werden.

HCl, Salzsäure

Eine der bekanntesten Säuren in der populären Kultur. Inclusive, es ist Teil der Zusammensetzung von Magensaft, im Magen vorhanden, und zusammen mit Verdauungsenzyme Essen abbauen.

HBr, Bromwasserstoffsäure

Wie die Jodwasserstoffsäure besteht die Gasphase aus linearen H-Br-Molekülen, die in H-Ionen dissoziieren⁺ (H₃O⁺) und Br^- wenn sie ins Wasser kommen.

H₂Te, Tellursäure

Obwohl Tellur einen gewissen metallischen Charakter hat, gibt sein Hydrazid unangenehme und hochgiftige Dämpfe ab, wie Selenwasserstoffsäure.

Wie die anderen Hydrazide der Chalkogenide (aus der Gruppe 16 des Periodensystems) entsteht in Lösung das Anion Te^2-, so ist seine Wertigkeit -2.

Referenzen

1. Clark J. (22. April 2017). Die Säure der Halogenwasserstoffsäure. Von: chem.libretexts.org
2. Lumen: Einführung in die Chemie. Binäre Säuren. Genommen von: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstin, Anne Marie, Ph.D. (22. Juni 2018). Definition von binärer Säure. Von: gedankenco.com
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5. Madhusha (9. Februar 2018). Unterscheide zwischen binären Säuren und Oxysäuren. Von: pediaa.com
6. Wikipedia. (2018). Salzsäure. Von: en.wikipedia.org
7. Natalie Andrews (24. April 2017). Die Verwendung von Jodwasserstoffsäure. Von: scening.com
8. StudiousGuy (2018). Flusssäure: Wichtige Anwendungen und Anwendungen. Von: studiousguy.com