Hidrácidos, nomenclatura, usos e exemplos

O Hidratos de águaou ácidos binários são compostos dissolvidos em água compostos de hidrogênio e um elemento não metálico: halogenetos de hidrogênio. Sua fórmula química geral pode ser expressa como HX, onde H é o átomo de hidrogênio e X o elemento não metálico.

X pode pertencer ao grupo 17, halogéneos ou elementos do grupo 16 que não incluem oxigénio. Ao contrário dos oxoácidos, os hidroácidos não possuem oxigênio. Como os hidrocidas são compostos covalentes ou moleculares, a ligação H-X deve ser considerada. Isto é de grande importância e define as características de cada hidrácido.

O que pode ser dito sobre o link H-X? Como pode ser visto na imagem acima, há um momento dipolar permanente produzido pelas diferentes eletronegatividades entre H e X. Como X é geralmente mais eletronegativo que H, ele atrai sua nuvem eletrônica e termina com uma carga parcial negativa δ-.

Por outro lado, H, quando produz parte de sua densidade eletrônica para X, termina com uma carga positiva parcial δ +. Quanto mais negativo δ-, mais rico em elétrons será X e maior será a deficiência eletrônica de H. Portanto, dependendo de qual elemento é X, uma hidrazida pode ser mais ou menos polar.

A imagem também revela a estrutura dos hidratos. H-X é uma molécula linear, que pode interagir com outra por uma das suas extremidades. Quanto mais polar o HX, suas moléculas interagem com maior força ou afinidade. Como resultado, seus pontos de ebulição ou fusão aumentarão.

No entanto, as interacções H-X-H-X permanecem fracas o suficiente para originar uma hidrazida sólida. Portanto, sob condições de pressão e temperatura ambiente são substâncias gasosas; exceto para HF, que evapora acima de 20ºC.

Por quê? Porque o HF é capaz de formar fortes ligações de hidrogênio. Enquanto as outras hidrazidas, cujos elementos não metálicos são menos eletronegativos, dificilmente podem estar em fase líquida abaixo de 0ºC. O HCl, por exemplo, ferve a cerca de -85 ° C.

Substâncias Hidro-Ácidas? A resposta está na carga parcial positiva δ + no átomo de hidrogênio. Se δ + é muito grande ou a ligação H-X é muito fraca, então HX será um ácido forte; como acontece com todos os hidrogênios dos halogênios, uma vez que seus respectivos haletos são dissolvidos em água.

Índice

• 1 caraterísticas
  • 1.1 Físico
  • 1,2 Químico
• 2 Nomenclatura
  • 2.1 forma anidra
  • 2.2 Em solução aquosa
• 3 Como eles são formados?
  • 3.1 Dissolução direta de haletos de hidrogênio
  • 3.2 Dissolução de sais de não metais com ácidos
• 4 usos
  • 4.1 Limpadores e solventes
  • 4.2 catalisadores ácidos
  • 4.3 Reagentes para a síntese de compostos orgânicos e inorgânicos
• 5 exemplos
  • 5,1 HF, ácido fluorídrico
  • 5,2 H2S, sulfeto de hidrogênio
  • 5,3 HCl, ácido clorídrico
  • 5,4 HBr, ácido bromídrico
  • 5,5 H2Te, ácido telúrico
• 6 referências

Características

Físico

-Visivelmente todos os hidroácidos são soluções transparentes, uma vez que HX são muito solúveis em água. Eles podem ter tons amarelados de acordo com as concentrações de HX dissolvido.

- Eles são fumantes, o que significa que emitem vapores densos, corrosivos e irritantes (alguns deles são até nauseantes). Isso ocorre porque as moléculas de HX são muito voláteis e interagem com o vapor de água do meio que envolve as soluções. Além disso, HX em suas formas anidras são compostos gasosos.

Os hidrácidos são bons condutores de eletricidade. Embora HX sejam espécies gasosas em condições atmosféricas, quando se dissolvem em água elas liberam íons (H⁺X^-), que permitem a passagem de corrente elétrica.

- Seus pontos de ebulição são superiores aos de suas formas anidras. Ou seja, HX (ac), que denota a hidrazida, ferve a temperaturas superiores a HX (g). Por exemplo, o cloreto de hidrogênio, HCl (g), ferve a -85 ° C, mas o ácido clorídrico, o seu hidrocida, em torno de 48 ° C.

Por quê? Porque as moléculas de gás HX são cercadas por moléculas de água. Entre eles dois tipos de interações podem ocorrer ao mesmo tempo: ligações de hidrogênio, HX - H₂O - HX, ou solvatação dos íons, H₃O⁺(ac) e X^-(ac). Este fato está diretamente relacionado às características químicas dos hidrocidas.

Produtos químicos

As hidrazidas são soluções muito ácidas, então elas têm prótons ácidos H₃O⁺ disponível para reagir com outras substâncias. De onde vem o H?₃O⁺? Do átomo de hidrogênio com carga positiva parcial δ +, que se dissocia na água e acaba sendo incorporado covalentemente a uma molécula de água:

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

Note que a equação corresponde a uma reação que estabelece um equilíbrio. Quando a formação de X^-(ac) + H₃O⁺(ac) é termodinamicamente muito favorecido, HX vai liberar seu próton ácido para a água; e então isso, com H₃O⁺ como seu novo "transportador", ele pode reagir com outro composto, mesmo que este não seja uma base forte.

O exposto acima explica as características ácidas dos hidrocidas. Este é o caso de todos os HX dissolvidos em água; mas alguns geram soluções mais ácidas do que outras. A que se deve? As razões podem ser muito complicadas. Nem todos os HX (ac) favorecem o equilíbrio anterior à direita, ou seja, para X^-(ac) + H₃O⁺(ac).

Acidez

E a exceção é observada no ácido fluorídrico, HF (ac). O flúor é muito eletronegativo, pois encurta a distância da ligação H-X, fortalecendo-a contra sua ruptura pela ação da água.

Da mesma forma, a ligação H-F tem uma sobreposição muito melhor por razões de rádios atômicos. Em contraste, as ligações H-Cl, H-Br ou H-I são mais fracas e tendem a se dissociar completamente na água, a ponto de romper com o equilíbrio proposto acima.

Isso ocorre porque os outros halogênios ou calcogênios (enxofre, por exemplo) possuem raios atômicos maiores e, portanto, orbitais mais volumosos. Como resultado, a ligação H-X apresenta uma sobreposição orbital mais pobre à medida que X é maior, o que, por sua vez, tem impacto sobre a força do ácido quando em contato com a água.

Desta forma, a ordem decrescente de acidez para os hidrogênios dos halogênios é a seguinte: HF <HCl

Nomenclatura

Forma anidra

Como os hidratos de carbono são nomeados? Em suas formas anidras, HX (g), elas devem ser mencionadas como ditadas para haletos de hidrogênio: adicionando o sufixo -uro ao final de seus nomes.

Por exemplo, HI (g) consiste em um haleto (ou hidreto) formado por hidrogênio e iodo, daí seu nome é: yoduro de hidrogênio. Como os não-metais são geralmente mais eletronegativos que o hidrogênio, ele possui um número de oxidação de +1. Em NaH, por outro lado, o hidrogênio tem um número de oxidação de -1.

Esta é outra maneira indireta de diferenciar hidretos moleculares de halogênios ou haletos de hidrogênio de outros compostos.

Uma vez que HX (g) entra em contato com a água, ela é representada como HX (ac) e então a hidrazida está presente.

Em solução aquosa

Para nomear a hidrazida, HX (ac), o sufixo -uro de suas formas anidras deve ser substituído pelo sufixo -hídrico. E deve ser mencionado como ácido em primeiro lugar. Assim, para o exemplo anterior, o HI (ac) é nomeado como: acid yodágua.

Como eles são formados?

Dissolução direta de haletos de hidrogênio

As hidrazidas podem ser formadas pela simples dissolução de seus halogenetos de hidrogênio correspondentes na água. Isso pode ser representado pela seguinte equação química:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) é muito solúvel em água, portanto não há equilíbrio de solubilidade, diferentemente de sua dissociação iônica para liberar prótons ácidos.

No entanto, existe um método sintético que é preferido porque utiliza sais ou minerais como matéria-prima, dissolvendo-os a baixas temperaturas com ácidos fortes.

Dissolução de sais de não metais com ácidos

Se o sal de mesa, NaCl, é dissolvido com ácido sulfúrico concentrado, ocorre a seguinte reação:

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

Ácido sulfúrico doa um dos seus prótons ácidos ao cloro anião Cl^-, convertendo-o assim em ácido clorídrico. Desta mistura pode escapar o cloreto de hidrogênio, HCl (g), porque é muito volátil, especialmente se sua concentração na água é muito alta. O outro sal produzido é sulfato ácido de sódio, NaHSO₄.

Outra maneira de produzi-lo é substituir o ácido sulfúrico pelo ácido fosfórico concentrado:

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

O H₃PO₄ reage da mesma maneira que o H₂SO₄, produzindo ácido clorídrico e fosfato de sódio diácido. NaCl é a fonte do ânion Cl^-, de modo que para sintetizar os outros hidratos de carbono você precisa de sais ou minerais que contenham F^-Br^-Eu^-S^2-etc.

Mas, o uso de H₂SO₄ ou H₃PO₄ dependerá da sua força oxidativa. O H₂SO₄ É um agente oxidante muito forte, ao ponto que oxida mesmo o Br^- e eu^- às suas formas moleculares Br₂ e eu₂; o primeiro é um líquido avermelhado e o segundo, um sólido roxo. Portanto, o H₃PO₄ representa a alternativa preferida em tais sínteses.

Usos

Limpadores e solventes

Os hidratos de carbono, em essência, são usados ​​para dissolver diferentes tipos de matéria. Isso ocorre porque eles são ácidos fortes e, com moderação, podem limpar qualquer superfície.

Seus prótons ácidos são adicionados aos compostos das impurezas ou sujeira, tornando-os solúveis no meio aquoso e são então levados pela água.

Dependendo da natureza química da referida superfície, pode ser empregue uma hidrazida ou outra. Por exemplo, o ácido fluorídrico não pode ser usado para limpar o vidro, pois os dissolveria imediatamente. O ácido clorídrico é usado para remover manchas em azulejos de piscina.

Eles também são capazes de dissolver rochas ou amostras sólidas e, em seguida, usados ​​para fins analíticos ou de produção em escalas pequenas ou grandes. Na cromatografia de troca iônica, ácido clorídrico diluído é usado para limpar a coluna dos íons remanescentes.

Catalisadores ácidos

Algumas reações exigem soluções muito ácidas para acelerá-las e reduzir o tempo que ocorre. É aqui que entram os Hydracids.

Um exemplo disso é o uso de ácido iodídrico na síntese de ácido acético glacial. A indústria do petróleo também precisa de hidrocarbonetos nos processos de refinaria.

Reagentes para a síntese de compostos orgânicos e inorgânicos

Os hidracídios não só fornecem prótons ácidos, mas também seus respectivos ânions. Estes aniões podem reagir com um composto orgânico ou inorgânico para formar um haleto específico. Desta forma, eles podem ser sintetizados: fluoretos, cloretos, iodetos, brometos, selenetos, sulfetos e outros compostos.

Esses haletos podem ter aplicações muito diversas. Por exemplo, eles podem ser usados ​​para sintetizar polímeros, como o Teflon; ou intermediários, dos quais átomos de halogênio serão incorporados nas estruturas moleculares de certas drogas.

Suponha que a molécula de CH₃CH₂OH, etanol, reage com HCl para formar cloreto de etila:

CH₃CH₂OH + HCl => CH₃CH₂Cl + H₂O

Cada uma dessas reações esconde um mecanismo e muitos aspectos que são considerados na síntese orgânica.

Exemplos

Não há muitos exemplos disponíveis para hidrocídios, uma vez que o número de compostos possíveis é naturalmente limitado. Por essa razão, alguns hidratos de carbono adicionais estão listados abaixo com sua respectiva nomenclatura (a abreviação (ac) é ignorada):

HF, ácido fluorídrico

Hidrocarboneto binário cujas moléculas de H-F formam fortes ligações de hidrogênio, de tal forma que na água é um ácido fraco.

H₂S, sulfeto de hidrogênio

Ao contrário dos hidratos de hidrogênio considerados até então, é poliatômico, ou seja, possui mais de dois átomos, no entanto, continua sendo binário por ser dois elementos: enxofre e hidrogênio.

Suas moléculas angulares H-S-H não formam pontes de hidrogênio apreciáveis ​​e podem ser detectadas por seu odor característico de ovos podres.

HCl, ácido clorídrico

Um dos ácidos mais conhecidos da cultura popular. Inclusiva, faz parte da composição do suco gástrico, presente no estômago, e juntamente com as enzimas digestivas degradam os alimentos.

HBr, ácido bromídrico

Como o ácido iodídrico, a fase gasosa consiste em moléculas lineares de H-Br, que se dissociam em íons H⁺ (H₃O⁺) e Br^- quando eles entram na água.

H₂Te, ácido telúrico

Embora o telúrio tenha um certo caráter metálico, sua hidrazida libera vapores desagradáveis ​​e altamente venenosos, como o ácido selenídrico.

Como as outras hidrazidas dos calcogenetos (do grupo 16 da tabela periódica), em solução produz o ânion Te^2-então sua valência é -2.

Referências

1. Clark J. (22 de abril de 2017). A acidez dos halogenetos de hidrogênio. Retirado de: chem.libretexts.org
2. Lumen: Introdução à Química. Ácidos Binários. Retirado de: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 de junho de 2018) Definição de ácido binário. Retirado de: thoughtco.com
4. Sr. D. Scott. Escrita e Nomenclatura de Fórmula Química. [PDF] Retirado de: celinaschools.org
5. Madhusha (9 de fevereiro de 2018). Distinguir entre ácidos binários e oxiácidos. Retirado de: pediaa.com
6. Wikipédia. (2018) Ácido Hídrico Retirado de: en.wikipedia.org
7. Natalie Andrews (24 de abril de 2017). Os usos do ácido hidriódico. Retirado de: sciencing.com
8. StudiousGuy (2018) Ácido fluorídrico: usos e aplicações importantes. Retirado de: studiousguy.com