IDRACIDI: CARATTERISTICHE, NOMENCLATURA, USI ED ESEMPI - CHIMICA - 2025

Gli acidi idroalici o binari sono disciolti in composti acquosi costituiti da idrogeno e da un elemento non metallico: gli alogenuri di idrogeno. La sua formula chimica generale può essere espressa come HX, dove H è l'atomo di idrogeno e X è l'elemento non metallico.

X può appartenere al gruppo 17, gli alogeni, o agli elementi del gruppo 16 senza includere l'ossigeno. A differenza degli oxoacidi, gli idracidi mancano di ossigeno. Poiché gli idracidi sono composti covalenti o molecolari, il legame HX deve essere considerato. Questo è di grande importanza e definisce le caratteristiche di ogni idracido.

Fonte: Gabriel Bolívar

E il collegamento HX? Come si può vedere nell'immagine sopra, c'è un prodotto del momento di dipolo permanente delle diverse elettronegatività tra H e X. Poiché X è solitamente più elettronegativo di H, attrae la sua nuvola di elettroni e finisce con una carica negativa parziale δ-.

D'altra parte, H, cedendo parte della sua densità elettronica a X, finisce con una carica parziale positiva δ +. Più δ- è negativo, più sarà ricco di elettroni X e maggiore sarà la carenza di elettroni di H. Pertanto, a seconda di quale elemento X è, un idracido può essere più o meno polare.

L'immagine rivela anche la struttura degli idracidi. HX è una molecola lineare, che può interagire con un'altra a una delle sue estremità. Più HX è polare, più fortemente o affinità interagiranno con le sue molecole. Di conseguenza, i suoi punti di ebollizione o di fusione aumenteranno.

Tuttavia, le interazioni HX-HX sono ancora abbastanza deboli da dare origine a un idracido solido. Per questo motivo in condizioni di pressione e temperatura ambiente sono sostanze gassose; Ad eccezione dell'HF, che evapora sopra i 20 ° C.

Perché? Perché HF è in grado di formare forti legami idrogeno. Mentre gli altri idracidi, i cui elementi non metallici sono meno elettronegativi, difficilmente possono trovarsi nella fase liquida al di sotto di 0ºC. HCl, ad esempio, bolle a circa -85 ° C.

Gli idracidi sono sostanze acide? La risposta sta nella carica parziale positiva δ + sull'atomo di idrogeno. Se δ + è molto grande o il legame HX è molto debole, allora HX sarà un acido forte; Come per tutti gli idroacidi degli alogeni, una volta sciolti i rispettivi alogenuri in acqua.

caratteristiche

Fisico

-Vistabilmente tutti gli idracidi sono soluzioni trasparenti, poiché HX sono molto solubili in acqua. Possono avere toni giallastri a seconda delle concentrazioni di HX disciolto.

-Sono fumatori, il che significa che emanano fumi densi, corrosivi e irritanti (alcuni di loro sono anche nauseabondi). Questo perché le molecole HX sono molto volatili e interagiscono con il vapore acqueo nel mezzo che circonda le soluzioni. Inoltre, gli HX nelle sue forme anidre sono composti gassosi.

-Gli idracidi sono buoni conduttori di elettricità. Sebbene gli HX siano specie gassose alle condizioni atmosferiche, quando si dissolvono in acqua rilasciano ioni (H ⁺ X ^- ), che consentono il passaggio della corrente elettrica.

-I suoi punti di ebollizione sono superiori a quelli delle sue forme anidre. Cioè, HX (ac), che denota l'idracido, bolle a temperature superiori a HX (g). Ad esempio, l'acido cloridrico, HCl (g), bolle a -85 ° C, ma l'acido cloridrico, il suo idracido, è di circa 48 ° C.

Perché? Perché le molecole gassose HX sono circondate da quelle dell'acqua. Possono verificarsi due tipi di interazioni contemporaneamente: legami idrogeno, HX - H ₂ O - HX, o solvatazione ionica, H ₃ O ⁺ (aq) e X ^- (aq). Questo fatto è direttamente correlato alle caratteristiche chimiche degli idracidi.

chimico

Gli idracidi sono soluzioni molto acide, quindi hanno protoni acidi H ₃ O ⁺ disponibili per reagire con altre sostanze. Da dove viene l'H ₃ O ⁺ ? Dall'atomo di idrogeno con carica parziale positiva δ +, che si dissocia in acqua e finisce per incorporare covalentemente in una molecola d'acqua:

HX (aq) + H ₂ O (l) <=> X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

Si noti che l'equazione corrisponde a una reazione che stabilisce un equilibrio. Quando la formazione di X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq) è altamente favorita dal punto di vista termodinamico, HX rilascerà il suo protone acido nell'acqua; e poi, con H ₃ O ⁺ come suo nuovo "vettore", può reagire con un altro composto, anche se quest'ultimo non è una base forte.

Quanto sopra spiega le caratteristiche acide degli idracidi. Questo è il caso di tutti gli HX disciolti in acqua; ma alcuni generano soluzioni più acide di altri. Per cosa è questo? Le ragioni possono essere molto complicate. Non tutti gli HX (ac) favoriscono l'equilibrio di cui sopra verso destra, cioè verso X ^- (ac) + H ₃ O ⁺ (ac).

Acidità

E l'eccezione si osserva nell'acido fluoridrico, HF (aq). Il fluoro è molto elettronegativo, quindi accorcia la distanza del legame HX, rafforzandolo contro la sua rottura per azione dell'acqua.

Allo stesso modo, il legame HF ha una sovrapposizione molto migliore per ragioni di raggio atomico. D'altra parte, i legami H-Cl, H-Br o HI sono più deboli e tendono a dissociarsi completamente in acqua, al punto da rompere l'equilibrio sopraelevato.

Questo perché gli altri alogeni o calcogeni (lo zolfo, per esempio), hanno raggi atomici maggiori e, quindi, orbitali più grandi. Di conseguenza, il legame HX mostra una sovrapposizione orbitale più scarsa poiché X è più grande, il che a sua volta influenza la forza acida quando è a contatto con l'acqua.

Pertanto, l'ordine decrescente di acidità per gli idroacidi degli alogeni è il seguente: HF <HCl

Nomenclatura

Forma anidra

Come si chiamano gli idracidi? Nella loro forma anidra, HX (g), vanno citati come dettato per gli alogenuri di idrogeno: aggiungendo il suffisso –uro alla fine dei loro nomi.

Ad esempio, HI (g) è costituito da un alogenuro (o idruro) formato da idrogeno e iodio, quindi il suo nome è: idrogeno ioduro . Poiché i non metalli sono generalmente più elettronegativi dell'idrogeno, ha un numero di ossidazione di +1. In NaH, invece, l'idrogeno ha un numero di ossidazione di -1.

Questo è un altro modo indiretto per differenziare gli idruri molecolari dagli alogeni o gli alogenuri di idrogeno da altri composti.

Una volta che HX (g) entra in contatto con l'acqua, viene rappresentato come HX (ac) e si ottiene quindi l'idracido.

In soluzione acquosa

Per denominare l'idracido, HX (ac), il suffisso –uro delle sue forme anidre deve essere sostituito dal suffisso –hydric. E dovrebbero essere menzionati come acidi in primo luogo. Pertanto, per l'esempio precedente, HI (aq) è denominato: yod acqua acida .

Come si formano?

Dissoluzione diretta degli alogenuri di idrogeno

Gli idracidi possono essere formati semplicemente sciogliendo i loro corrispondenti alogenuri di idrogeno in acqua. Questo può essere rappresentato dalla seguente equazione chimica:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) è molto solubile in acqua, quindi non c'è equilibrio di solubilità, a differenza della sua dissociazione ionica per il rilascio di protoni acidi.

Tuttavia, esiste un metodo sintetico che viene preferito perché utilizza sali o minerali come materia prima, sciogliendoli a basse temperature con acidi forti.

Dissoluzione di sali di non metalli con acidi

Se il sale da cucina, NaCl, viene sciolto con acido solforico concentrato, si verifica la seguente reazione:

NaCl (s) + H ₂ SO ₄ (aq) => HCl (aq) + NaHSO ₄ (aq)

L'acido solforico dona uno dei suoi protoni acidi all'anione Cl ^- cloruro , convertendolo così in acido cloridrico. Il cloruro di idrogeno, HCl (g), può fuoriuscire da questa miscela perché è molto volatile, soprattutto se la sua concentrazione in acqua è molto alta. L'altro sale prodotto è il solfato acido di sodio, NaHSO ₄ .

Un altro modo per produrlo è sostituire l'acido solforico con acido fosforico concentrato:

NaCl (s) + H ₃ PO ₄ (aq) => HCl (aq) + NaH ₂ PO ₄ (aq)

H ₃ PO ₄ reagisce allo stesso modo di H ₂ SO ₄ , producendo acido cloridrico e fosfato diacido di sodio. NaCl è la fonte dell'anione Cl ^- , quindi per sintetizzare gli altri idracidi sono necessari sali o minerali contenenti F ^- , Br ^- , I ^- , S ^2- , ecc.

Tuttavia, l'uso di H ₂ SO ₄ o H ₃ PO ₄ dipenderà dalla sua forza ossidativa. H ₂ SO ₄ è un agente ossidante molto forte, al punto che ossida anche Br ^- e I ^- nelle loro forme molecolari Br ₂ e I ₂ ; il primo è un liquido rossastro e il secondo un solido viola. Pertanto, H ₃ PO ₄ rappresenta l'alternativa preferita in tali sintesi.

applicazioni

Detergenti e solventi

Gli idracidi sono essenzialmente usati per dissolvere diversi tipi di materia. Questo perché sono acidi forti e possono pulire qualsiasi superficie con moderazione.

I suoi protoni acidi vengono aggiunti ai composti di impurità o sporco, rendendoli solubili nel mezzo acquoso e vengono poi portati via dall'acqua.

A seconda della natura chimica di detta superficie, è possibile utilizzare un idracido o un altro. Ad esempio, l'acido fluoridrico non può essere utilizzato per pulire il vetro poiché lo dissolverà sul posto. L'acido cloridrico viene utilizzato per rimuovere le macchie dalle piastrelle della piscina.

Sono anche in grado di sciogliere rocce o campioni solidi e quindi utilizzati per scopi analitici o di produzione su scala piccola o grande. Nella cromatografia a scambio ionico, l'acido cloridrico diluito viene utilizzato per pulire la colonna degli ioni rimanenti.

Catalizzatori acidi

Alcune reazioni richiedono soluzioni altamente acide per accelerarle e ridurre il tempo in cui si verificano. È qui che entrano in gioco gli idracidi.

Un esempio di ciò è l'uso dell'acido idroiodico nella sintesi dell'acido acetico glaciale. L'industria petrolifera ha anche bisogno di idracidi nei processi di raffinazione.

Reagenti per la sintesi di composti organici e inorganici

Gli idracidi non solo forniscono protoni acidi, ma anche i loro rispettivi anioni. Questi anioni possono reagire con un composto organico o inorganico per formare un alogenuro specifico. In questo modo si possono sintetizzare: fluoruri, cloruri, ioduri, bromuri, seleniuri, solfuri e altri composti.

Questi alogenuri possono avere applicazioni molto diverse. Ad esempio, possono essere utilizzati per sintetizzare polimeri, come il teflon; o intermediari, da cui gli atomi di alogeno verranno incorporati nelle strutture molecolari di alcuni farmaci.

Supponiamo che la molecola CH ₃ CH ₂ OH, etanolo, reagisca con HCl per formare cloruro di etile:

CH ₃ CH ₂ OH + HCl => CH ₃ CH ₂ Cl + H ₂ O

Ciascuna di queste reazioni nasconde un meccanismo e molti aspetti che vengono considerati nelle sintesi organiche.

Esempi

Non ci sono molti esempi disponibili per gli idracidi, poiché il numero di possibili composti è naturalmente limitato. Per questo motivo, alcuni idracidi aggiuntivi con la rispettiva nomenclatura sono elencati di seguito (l'abbreviazione (ac) viene ignorata):

HF, acido fluoridrico

Idracido binario le cui molecole HF formano forti legami idrogeno, al punto che in acqua è un acido debole.

H

A differenza degli idracidi considerati fino ad allora, è poliatomico, cioè ha più di due atomi, tuttavia continua ad essere binario poiché è composto da due elementi: zolfo e idrogeno.

Le sue molecole MSM angolari non formano legami idrogeno apprezzabili e possono essere rilevate dal loro caratteristico odore di uovo marcio.

HCl, acido cloridrico

Uno degli acidi più conosciuti nella cultura popolare. Fa anche parte della composizione del succo gastrico, presente nello stomaco, e insieme agli enzimi digestivi degradano il cibo.

HBr, acido bromidrico

Come l'acido idroiodico, nella fase gassosa è costituito da molecole H-Br lineari, che si dissociano in ioni H ⁺ (H ₃ O ⁺ ) e Br ^- quando entrano nell'acqua.

H

Sebbene il tellurio abbia un certo carattere metallico, il suo idracido emana vapori sgradevoli e altamente velenosi, come il seleniuro di idrogeno.

Come gli altri idracidi dei calcogenuri (dal gruppo 16 della tavola periodica), in soluzione produce l'anione Te ^2- , quindi la sua valenza è -2.

Riferimenti

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