خصائص Hidrácidos ، التسميات ، الاستخدامات والأمثلة

ال hidrácidos أو الأحماض الثنائية عبارة عن مركبات مذابة في الماء تتكون من الهيدروجين وعنصر غير معدني: هاليدات الهيدروجين. يمكن التعبير عن صيغته الكيميائية العامة كـ HX ، حيث H هي ذرة الهيدروجين ، و X هي العنصر غير المعدني.

قد ينتمي X إلى المجموعة 17 أو الهالوجينات أو إلى مجموعة 16 عنصرًا لا يشمل الأكسجين. على عكس أحماض أوكسو ، تفتقر الهيدروكربونات إلى الأكسجين. بما أن الهيدروكربونات عبارة عن مركبات تساهمية أو جزيئية ، فيجب مراعاة رابطة H-X. هذا له أهمية كبيرة ويحدد خصائص كل هيدريد.

ماذا يمكن أن يقال عن رابط H-X؟ كما هو مبين في الصورة أعلاه ، هناك لحظة ثنائيات أقطاب دائمة تنتجها الكهربية المختلفة بين H و X. ولأن X عادة ما تكون أكثر كهربيًا من H ، فهي تجذب سحابة إلكترونية وتنتهي بشحنة جزئية سالبة-.

من ناحية أخرى ، H عندما تسفر عن جزء من كثافة إلكترونها إلى X ، تنتهي بشحنة موجبة جزئية δ +. كلما كانت سالبة δ- ، سيكون الثراء في الإلكترونات هو X والأكبر سيكون هو النقص الإلكتروني في H. وبالتالي ، بناءً على العنصر X ، يمكن أن يكون hydrazide قطبيًا إلى حد ما.

تكشف الصورة أيضًا عن بنية الهيدريدات. H-X هو جزيء خطي ، يمكن أن يتفاعل مع الآخر بواسطة أحد نهايته. وكلما زاد HX القطبي ، تتفاعل جزيئاتها بقوة أو تقارب أكبر. نتيجة لذلك ، ستزداد نقاط الغليان أو الانصهار.

ومع ذلك ، فإن تفاعلات H-X-H-X لا تزال ضعيفة بما يكفي لتكوين هيدرازيد صلب. لذلك ، في ظل ظروف الضغط ودرجة الحرارة المحيطة هي المواد الغازية. باستثناء HF ، الذي يتبخر فوق 20 درجة مئوية.

لماذا؟ لأن HF قادر على تكوين روابط هيدروجينية قوية. في حين أن هيدرازيدات أخرى ، التي تكون عناصرها غير المعدنية أقل كهربيًا ، إلا أنها بالكاد تكون في الطور السائل أقل من 0 درجة مئوية. حمض الهيدروكلوريك ، على سبيل المثال ، يغلي عند -85 درجة مئوية.

هي المواد الحمضية هيدريد؟ تكمن الإجابة في الشحنة الإيجابية الجزئية δ + على ذرة الهيدروجين. إذا كانت δ + كبيرة جدًا أو كانت رابطة H-X ضعيفة جدًا ، فسيكون HX حمضًا قويًا ؛ كما هو الحال مع جميع الهيدروكربونات من الهالوجين ، بمجرد إذابة هاليداتها في الماء.

مؤشر

• 1 الخصائص
  • 1.1 المادية
  • 1.2 الكيميائية
• 2 التسميات
  • 2.1 شكل اللامائية
  • 2.2 في محلول مائي
• 3 كيف يتم تشكيلها?
  • 3.1 الذوبان المباشر للهاليدات الهيدروجينية
  • 3.2 إذابة أملاح غير المعادن مع الأحماض
• 4 الاستخدامات
  • 4.1 المنظفات والمذيبات
  • 4.2 المحفزات الحمضية
  • 4.3 الكواشف لتخليق المركبات العضوية وغير العضوية
• 5 أمثلة
  • 5.1 HF ، حمض الهيدروفلوريك
  • 5.2 H2S ، كبريتيد الهيدروجين
  • 5.3 حمض الهيدروكلوريك ، حمض الهيدروكلوريك
  • 5.4 HBr ، حمض الهيدروبروميك
  • 5.5 H2Te ، حمض التيلوريك
• 6 المراجع

ملامح

جسدي

-من الواضح أن جميع الأحماض المائية هي حلول شفافة ، لأن HX قابل للذوبان بشدة في الماء. قد يكون لها نغمات صفراء وفقا لتركيزات HX الذائبة.

-إنهم مدخنون ، وهذا يعني أنهم يطلقون أبخرة كثيفة ومسببة للتآكل ومهيجة (بعضها غثيان). وذلك لأن جزيئات HX شديدة التقلب وتتفاعل مع بخار الماء من الوسط المحيط بالحلول. بالإضافة إلى ذلك ، HX في أشكاله اللامائية هي المركبات الغازية.

-Hydracids هي موصلات جيدة للكهرباء. على الرغم من أن HX عبارة عن أنواع غازية في الظروف الجوية ، عندما تذوب في الماء فإنها تطلق أيونات (H⁺X^-) ، والتي تسمح بمرور التيار الكهربائي.

-نقاط الغليان لها أعلى من تلك الموجودة في الأشكال اللامائية. وهذا يعني أن HX (ac) ، الذي يدل على هيدرازيد ، يغلي عند درجات حرارة أعلى من HX (g). على سبيل المثال ، كلوريد الهيدروجين ، حمض الهيدروكلوريك (ز) ، يغلي عند درجة حرارة -85 درجة مئوية ، ولكن حمض الهيدروكلوريك ، hydrácido ، حوالي 48 درجة مئوية.

لماذا؟ لأن جزيئات غاز HX محاطة بجزيئات الماء. بينهما يمكن أن يحدث نوعان من التفاعلات في نفس الوقت: روابط الهيدروجين ، HX - H₂O - HX ، أو خلاص الأيونات ، H₃O⁺(ac) و X^-(آق). هذه الحقيقة مرتبطة مباشرة بالخصائص الكيميائية للأحماض المائية.

مادة كيميائية

هيدرازيد هي محاليل حمضية للغاية ، لذا فهي تحتوي على بروتونات حمض H₃O⁺ متاح للتفاعل مع المواد الأخرى. من أين يأتي H؟₃O⁺? من ذرة الهيدروجين ذات الشحنة الموجبة الجزئية δ + ، التي تنفصل في الماء وينتهي بها المطاف إلى الاندماج تساهماً في جزيء الماء:

HX (ac) + H₂يا (ل) <=> X^-(ac) + H₃O⁺(آق)

لاحظ أن المعادلة تتوافق مع رد فعل ينشئ توازنًا. عند تشكيل X^-(ac) + H₃O⁺(ac) مفضل جدًا للديناميكا الحرارية ، HX ستطلق بروتونها الحمضي في الماء ؛ ثم هذا ، مع H₃O⁺ باعتبارها "الناقل" الجديد ، يمكن أن تتفاعل مع مركب آخر ، حتى لو كان الأخير ليس قاعدة قوية.

ما سبق يوضح الخصائص الحمضية للهيدروريدات. هذا هو الحال بالنسبة لجميع HX المذاب في الماء ؛ لكن بعضها يولد محاليل حمضية أكثر من غيرها. لماذا هو؟ يمكن أن تكون الأسباب معقدة للغاية. ليس كل HX (ac) يفضل التوازن السابق على اليمين ، أي نحو X^-(ac) + H₃O⁺(آق).

خميرة

ويلاحظ الاستثناء في حمض الهيدروفلوريك ، HF (ac). يعتبر الفلور كهربائيًا جدًا ، لذلك فهو يقصر مسافة رابطة H-X ، مما يقويها ضد تمزقها بفعل الماء.

وبالمثل ، فإن وصلة H-F لها تداخل أفضل بكثير لأسباب الراديو الذري. في المقابل ، تكون روابط H-Cl أو H-Br أو H-I أضعف وتميل إلى الانفصال تمامًا في الماء ، إلى درجة الانفصال عن التوازن الذي تم رفعه مسبقًا.

وذلك لأن الهالوجينات أو المواد المكونة للجراثيم الأخرى (الكبريت ، على سبيل المثال) ، لديها نصف قطر ذري أكبر ، وبالتالي مدارات أكثر كثافة. نتيجة لذلك ، تعرض رابطة H-X تداخلًا مداريًا فقيرًا لأن X أكبر ، مما يؤثر بدوره على قوة الحمض عند ملامسته للماء..

وبهذه الطريقة ، يكون ترتيب الحموضة المتناقص للهيدروجين من الهالوجينات كما يلي: HF< HCl

تسمية

شكل اللامائية

كيف يتم تسمية hydracids؟ في أشكالها اللامائية ، HX (g) ، ينبغي ذكرها كما تمليها على هاليدات الهيدروجين: بإضافة اللاحقة -uro إلى نهاية أسمائها.

على سبيل المثال ، يتكون HI (g) من هاليد (أو هيدريد) يتكون من الهيدروجين واليود ، ومن هنا يكون اسمه: yodأرخصي بمعنى ثوري من الهيدروجين. نظرًا لأن المواد غير المعدنية عمومًا أكثر إلكترونيا من الهيدروجين ، فإن لها رقم أكسدة يبلغ +1. في NaH ، من ناحية أخرى ، يحتوي الهيدروجين على عدد أكسدة -1.

هذه طريقة أخرى غير مباشرة لتمييز الهيدريد الجزيئي عن الهالوجين أو هاليدات الهيدروجين عن المركبات الأخرى.

بمجرد اتصال HX (g) بالماء ، يتم تمثيله كـ HX (ac) وبعد ذلك يكون hydrazide.

في محلول مائي

لتسمية هيدرازيد ، HX (ac) ، يجب استبدال اللاحقة -الأشكال اللامائية به لاحقة اللامائية. ويجب ذكر الحمض في المقام الأول. وبالتالي ، على سبيل المثال السابق ، يتم تسمية HI (ac) باسم: yod acidماء.

كيف يتم تشكيلها?

الذوبان المباشر لهاليدات الهيدروجين

يمكن تشكيل هيدرازيدات بواسطة إذابة بسيطة لهاليدات الهيدروجين المقابلة لها في الماء. يمكن تمثيل ذلك بالمعادلة الكيميائية التالية:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) قابل للذوبان بشدة في الماء ، لذلك لا يوجد توازن للذوبان ، على عكس تفككه الأيوني لإطلاق البروتونات الحمضية.

ومع ذلك ، هناك طريقة تركيبية مفضلة لأنها تستخدم الأملاح أو المعادن كمادة خام ، تذوبها في درجات حرارة منخفضة بأحماض قوية.

حل أملاح غير المعادن مع الأحماض

إذا تم إذابة ملح الطعام ، NaCl ، بحمض الكبريتيك المركز ، يحدث التفاعل التالي:

كلوريد الصوديوم + H₂SW₄(ac) => HCl (ac) + NaHSO₄(آق)

يتبرع حمض الكبريتيك بواحدة من بروتوناته الحمضية إلى أنيون الكلوريد^-, تحويله إلى حمض الهيدروكلوريك. من هذا الخليط يمكن الهروب من كلوريد الهيدروجين ، حمض الهيدروكلوريك (ز) ، لأنه متقلب للغاية ، وخاصة إذا كان تركيزه في الماء مرتفع للغاية. الملح الآخر المنتج هو كبريتات حمض الصوديوم ، NaHSO₄.

هناك طريقة أخرى لإنتاجه وهي استبدال حمض الكبريتيك بحمض الفوسفوريك المركز:

كلوريد الصوديوم + H₃PO₄(ac) => HCl (ac) + NaH₂PO₄(آق)

ح₃PO₄ يتفاعل بنفس طريقة تفاعل H₂SW₄, إنتاج حمض الهيدروكلوريك وفوسفات الصوديوم. كلوريد الصوديوم هو مصدر Cl أنيون^-, لتركيب هيدرازيدات أخرى تحتاج إلى أملاح أو معادن تحتوي على ف^-, ر^-, أنا^-, S^2-, الخ.

ولكن ، استخدام H₂SW₄ أو ح₃PO₄ سوف يعتمد على قوته التأكسدية. ح₂SW₄ إنه عامل مؤكسد قوي للغاية ، لدرجة أنه يتأكسد حتى Br^- و أنا^- إلى أشكاله الجزيئية Br₂ و أنا₂. الأول سائل محمر ، والثاني سائل أرجواني. لذلك ، ح₃PO₄ يمثل البديل المفضل في هذا التوليف.

تطبيقات

المنظفات والمذيبات

تستخدم الجسيمات المائية في جوهرها لحل أنواع مختلفة من المادة. هذا لأنهم أحماض قوية ، وفي الاعتدال يمكنهم تنظيف أي سطح.

تضاف البروتونات الحمضية الخاصة بها إلى مركبات الشوائب أو الأوساخ ، مما يجعلها قابلة للذوبان في الوسط المائي ثم يتم نقلها بعيدًا بواسطة الماء.

اعتمادًا على الطبيعة الكيميائية للسطح المذكور ، يمكن استخدام هيدرازيد أو غيره. على سبيل المثال ، لا يمكن استخدام حمض الهيدروفلوريك لتنظيف الزجاج ، حيث إنه سيذوب على الفور. يستخدم حمض الهيدروكلوريك لإزالة البقع على بلاط حمام السباحة.

كما أنها قادرة على إذابة الصخور أو العينات الصلبة ، ثم تستخدم لأغراض التحليل أو الإنتاج على نطاقات صغيرة أو كبيرة. في كروماتوغرافيا التبادل الأيوني ، يستخدم حمض الهيدروكلوريك المخفف لتنظيف عمود الأيونات المتبقية.

المحفزات الحمضية

تتطلب بعض التفاعلات حلولًا حمضية جدًا لتسريعها وتقليل الوقت الذي يحدث. هذا هو المكان الذي تدخل هيدريدس.

مثال على ذلك هو استخدام حمض الهيدروديك في تخليق حمض الخليك الجليدي. تحتاج صناعة النفط أيضًا إلى الهيدريد في عمليات التكرير.

الكواشف لتوليف المركبات العضوية وغير العضوية

لا توفر الهيدريدات فقط البروتونات الحمضية ، ولكن أيضًا الأنيونات الخاصة بها. يمكن أن تتفاعل هذه الأنيونات مع مركب عضوي أو غير عضوي لتشكيل هاليد محدد. بهذه الطريقة ، يمكن تصنيعها: الفلورايد ، الكلورايد ، اليود ، البروميد ، السيلينييدات ، الكبريتيدات ، والمركبات الأخرى أكثر.

يمكن أن يكون لهذه الهاليدات تطبيقات متنوعة للغاية. على سبيل المثال ، يمكن استخدامها لتوليف البوليمرات ، مثل تفلون ؛ أو الوسطاء ، حيث سيتم دمج ذرات الهالوجين في الهياكل الجزيئية لبعض الأدوية.

تفترض جزيء CH₃CH₂يتفاعل OH ، الإيثانول ، مع HCl لتكوين كلوريد الإيثيل:

CH₃CH₂OH + HCl => CH₃CH₂Cl + H₂O

كل من هذه التفاعلات يخفي آلية والعديد من الجوانب التي تعتبر في التوليف العضوي.

أمثلة

لا توجد أمثلة كثيرة متاحة على هيدرازيدات ، لأن عدد المركبات المحتملة محدود بشكل طبيعي. لهذا السبب ، يتم سرد بعض hydracids إضافية أدناه مع تسمية كل منها (يتم تجاهل الاختصار (ac)):

HF ، حمض الهيدروفلوريك

ثنائي هيدروليكي تشكل جزيئات H-F روابط هيدروجينية قوية ، لدرجة أنه في الماء حمض ضعيف.

H₂S ، كبريتيد الهيدروجين

بخلاف الهيدريدات التي تم بحثها حتى ذلك الحين ، فهو متعدد الذرات ، أي أنه يحتوي على أكثر من ذرتين ، ومع ذلك ، فإنه لا يزال ثنائيًا لأنه عنصران: الكبريت والهيدروجين.

لا تشكل جزيئاتها الزاوية H-S-H جسور هيدروجينية ملحوظة ويمكن اكتشافها بواسطة رائحة البيض الفاسد المميزة.

حمض الهيدروكلوريك وحمض الهيدروكلوريك

واحدة من أكثر الأحماض المعروفة في الثقافة الشعبية. شامل ، إنه جزء من تكوين عصير المعدة ، الموجود في المعدة ، وجنبا إلى جنب مع الإنزيمات الهضمية تتحلل الطعام.

HBr ، حمض الهيدروبروميك

مثل حمض الهيدروديك ، يتكون الطور الغازي من جزيئات H-Br الخطية ، والتي تنفصل في أيونات H⁺ (H₃O⁺) وبر^- عندما يدخلون الماء.

H₂تي ، حمض التيلوريك

على الرغم من أن التيلريوم له طابع معدني معين ، إلا أن هيدرازيد يفرز أبخرة كريهة وسامة للغاية ، مثل حمض السيلينيدريك.

مثل هيدرازيدات السالكونيديدات الأخرى (من المجموعة 16 من الجدول الدوري) ، في محلول ينتج الأنيون Te^2-, لذلك التكافؤ هو -2.

مراجع

1. كلارك ج. (22 أبريل 2017). حموضة هاليدات الهيدروجين. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
2. التجويف: مقدمة في الكيمياء. الأحماض الثنائية. مأخوذة من: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine ، آن ماري ، دكتوراه (22 يونيو 2018). تعريف حمض ثنائي. تم الاسترجاع من: thinkco.com
4. السيد د. سكوت. صيغة وكتابة الصيغة الكيميائية. [PDF]. تم الاسترجاع من: celinaschools.org
5. Madhusha. (9 فبراير 2018). التمييز بين الأحماض الثنائية والأوكسيديز. تم الاسترجاع من: pediaa.com
6. ويكيبيديا. (2018). حمض الهيدريك تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
7. ناتالي اندروز (24 أبريل 2017). استخدامات حمض hydriodic. تم الاسترجاع من: sciencing.com
8. StudiousGuy. (2018). حمض الهيدروفلوريك: الاستخدامات والتطبيقات المهمة. تم الاسترجاع من: studiousguy.com