מאפיינים חמצון, איך הם נוצרים, המינוח ודוגמאות

א חומצה או oxoacid הוא חומצה משולשת המורכבת מימן, חמצן אלמנט שאינו מתכתי המהווה את מה שמכונה אטום מרכזי. בהתאם למספר אטומי החמצן, ולכן, מצבי החמצון של אלמנט מתכתי, כמה oxacids עשוי להיווצר.

חומרים אלה אינם אורגניים בלבד; עם זאת, פחמן יכול ליצור את אחד oxacids הידועים ביותר: חומצה פחמן, H₂CO₃. כמו הנוסחה הכימית שלה מוכיח כשלעצמו, יש לו שלושה אטומים של O, אחד C ושניים של H.

שני האטומים H של H₂CO₃ הם משוחררים למדיום כמו H⁺, אשר מסביר את המאפיינים החומריים שלה. אם פתרון מימי של חומצה פחמנית מחומם, זה יהיה לשחרר גז.

גז זה הוא דו תחמוצת הפחמן, CO₂, מולקולה אורגנית שמקורה בשריפת פחמימנים ונשימה תאית. אם המפקד יוחזר₂ אל מיכל המים, ה₂CO₃ תיווצר שוב; לכן, oxoacid נוצר כאשר חומר מסוים מגיב עם מים.

תגובה זו לא נצפתה רק עבור CO₂, אבל עבור אחרים מולקולות קוולנטיים אורגניים בשם תחמוצות חומצה.

חומצות חמצון מציגות מספר רב של שימושים, אשר קשה לתאר במונחים כלליים. היישום שלה יהיה תלוי מאוד על האטום המרכזי ומספר oxygens.

הם יכולים לשמש מ תרכובות לסינתזה של חומרים, דשנים וחומרי נפץ, אפילו למטרות אנליטיות או ייצור של משקאות קלים; כמו עם חומצה פחמתית וחומצה זרחתית, H₃PO₄, המהווים חלק מהרכב משקאות אלו.

אינדקס

• 1 תכונות ומאפיינים של חמצון
  • 1.1 קבוצות הידרוקסיה
  • 1.2 אטום מרכזי
  • 1.3 חוזק חומצי
• 2 כיצד נוצרים חומצות?
  • 2.1 דוגמאות הדרכה
  • 2.2 חנקני מתכת
• 3 המינוח
  • 3.1 חישוב הערכיות
  • 3.2 מינו את החומצה
• 4 דוגמאות
  • 4.1 חמצון של קבוצת הלוגן
  • 4.2 Oxaxids של קבוצת VIA
  • 4.3 חומצות בורון
  • 4.4 חומצות פחמן
  • 4.5 כרום חמצני
  • 4.6 חמצון של סיליקון
• 5 הפניות

מאפיינים ומאפיינים של oxaxid

קבוצות הידרוקסיות

התמונה העליונה מראה נוסחה גנרית H.E.O עבור oxacids. כפי שניתן לראות, יש לו מימן (H), חמצן (O) ו אטום מרכזי (E); כי במקרה של חומצה פחמנית, הוא פחמן, C.

המימן בחמצן קשור בדרך כלל לאטום חמצן ולא לאטום המרכזי. חומצה זרחנית, H₃PO₃, מייצג מקרה מסוים שבו אחד ההידרוגנים קשורה אטום זרחן; לכן, הנוסחה המבנית שלה מיוצגת באופן הטוב ביותר (OH)₂OPH.

בעוד חומצה חנקתית, HNO₂, יש שלד H-O-N = O, ולכן יש קבוצה hydroxyl (OH) כי dissociates לשחרר מימן.

אז אחד המאפיינים העיקריים של oxacid היא לא רק כי יש לו חמצן, אלא גם כי זה כמו קבוצה OH.

מצד שני, כמה oxacids להחזיק מה שנקרא קבוצת oxo, E = O. במקרה של חומצה זרחנית, יש לה קבוצת אוקסו, P = O. הם חסרים אטומים H, ולכן הם "אינם אחראים" על החומציות.

אטום מרכזי

האטום המרכזי (E) עשוי או אינו עשוי להיות אלמנט electronegative, בהתאם למיקומו בבלוק p של הטבלה המחזורית. מצד שני, חמצן, אלמנט קצת יותר electronegative מאשר חנקן, מושך אלקטרונים מן האג"ח OH; ובכך לאפשר את שחרורו של יון⁺.

E קשור לפיכך לקבוצות OH. כאשר יון משוחרר⁺ יינון של חומצה מתרחשת; כלומר, היא רוכשת מטען חשמלי, שבמקרה שלו הוא שלילי. חמצון יכול לשחרר כמו יונים רבים⁺ כמו קבוצות OH במבנה שלה; וככל שיש יותר, את החיוב השלילי גדול יותר.

גופרית לחומצה גופרתית

לחומצה הגופרית, פוליפרוטית, יש נוסחה מולקולרית H₂לכן₄. נוסחה זו ניתן גם לכתוב כדלקמן: (OH)₂לכן₂, כדי להדגיש כי חומצה גופרתית יש שתי קבוצות hydroxyl המצורפת גופרית, האטום המרכזי שלה.

התגובות של יינון שלה הן:

ח₂לכן₄ => H⁺    +     HSO₄^-

ואז השני הוא שוחרר⁺ של הקבוצה הנותרת OH, לאט יותר עד לנקודה שבה ניתן ליצור איזון:

HSO₄^-    <=>   ח⁺    +     לכן₄^2-

הדיסוציאציה השנייה קשה יותר מהראשון, שכן יש להפריד מטען חיובי (H⁺) של חיוב שלילי כפול (SO₄^2-).

חומצה

הכוח של כמעט כל oxacids כי יש את אותו אטום מרכזי (לא מתכת) עולה עם הגידול של מצב החמצון של האלמנט המרכזי; אשר בתורו קשורה ישירות לעלייה במספר אטומי חמצן.

לדוגמה, שלוש סדרות של oxacids מוצגים כוחות חומציות שלהם מסודרים מן הנמוך ביותר עד הגבוה ביותר:

ח₂לכן₃ < H₂לכן₄

HNO₂ < HNO₃

HClO < HClO₂ < HClO₃ < HClO₄

ברוב החמצן שיש להם אלמנטים שונים עם מצב חמצון זהה, אבל השייכים לאותה קבוצה של הטבלה המחזורית, כוח של חומצה מגביר ישירות עם electronegativity של האטום המרכזי:

ח₂סאו₃ < H₂לכן₃

ח₃PO₄ < HNO₃

HBrO₄ < HClO₄

כיצד נוצרים חומצות?

כפי שצוין בהתחלה, oxacids נוצרות כאשר חומרים מסוימים, הנקראים תחמוצות חומצה, מגיבים עם מים. זה יוסבר באמצעות אותו הדוגמה של חומצה פחמתי.

CO₂   +    ח₂הו     <=>    ח₂CO₃

תחמוצת חומצה + מים => oxacid

מה שקורה הוא המולקולה H₂או קשורה באופן קוולנטי עם CO₂. אם המים מוסרים על ידי חום, שיווי המשקל מועבר התחדשות CO₂; כלומר, משקה תוסס חם יאבד את התחושה המתלהטת שלו מוקדם יותר מאשר הצטננות.

מצד שני, תחמוצות חומצה נוצרים כאשר אלמנט שאינו מתכתי מגיב עם מים; אם כי, ליתר דיוק, כאשר אלמנט תגובתי יוצר תחמוצת עם דמות קוולנטית, אשר פירוק במים מייצר יונים⁺.

כבר נאמר כי יונים⁺ הם תוצר של יינון של oxacid וכתוצאה מכך.

דוגמאות הדרכה

תחמוצת כלור, Cl₂הו₅, מגיב עם מים לתת חומצה כלורית:

Cl₂הו₅  +    ח₂O => HClO₃

תחמוצת הגופרית, SO₃, מגיב עם מים כדי ליצור חומצה גופרתית:

לכן₃   +    ח₂O => H₂לכן₄

ואת תחמוצת תקופתית, אני₂הו₇, מגיב עם מים כדי ליצור חומצה תקופתיים:

אני₂הו₇   +    ח₂O => HIO₄

בנוסף למנגנונים הקלאסיים האלה להיווצרות של חומצות חמצון, יש תגובות אחרות עם אותה מטרה.

לדוגמה, זרחן trichloride, PCl₃, מגיב במים כדי לייצר חומצה זרחנית, חומצה חמצית וחומצה הידרוכלורית, חומצה הידרוהלית.

PCl₃    +    3H₂O => H₃PO₃ +      HCl

ו pentachloride זרחן, PCl₅, מגיב עם מים כדי לתת חומצה זרחתית וחומצה הידרוכלורית.

PCl₅   +    4 ח₂O => H₃PO₄    +    HCl

חומצות מתכת

כמה מתכות המעבר טופס תחמוצות חומצה, כלומר, הם להתמוסס במים כדי לתת oxacids.

תחמוצת מנגן (VII) (אנרגימי פרמינגני) Mn₂הו₇ ו תחמוצת כרום (VI) הן הדוגמאות הנפוצות ביותר.

Mn₂הו₇   +    ח₂O => HMnO₄ (חומצה פרמנגנית)

Cro₃      +   ח₂O => H₂Cro₄ (חומצה כרומית)

המינוח

חישוב הערכיות

כדי לזהות שם חמצון, יש להתחיל בקביעת מספר החמצן או החמצון של האטום המרכזי. החל מהנוסחה הגנרית HEO, נחשבת הנקודה הבאה:

-O יש valence -2

-הערכיות של H הוא +1

עם זאת בחשבון, HEO חמצני הוא ניטרלי, ולכן סכום ההאשמות של valences חייב להיות שווה לאפס. לכן, יש לנו את הסכום האלגברי הבא:

-2 + 1 + E = 0

E = 1

לכן, הערכיות של E הוא 1.

אז אנחנו חייבים לפנות valances אפשרי כי יכול להיות E. אם בין valensions שלה הם ערכים +1, +3 ו +4, E ואז "עובד" עם הערכיות התחתונה שלה.

שם החומצה

כדי לקרוא ל- HEO אתה מתחיל על ידי קורא זה חומצה, ואחריו שם E עם סיומות -ico, אם אתה עובד עם valence הגבוהה ביותר, u -oso, אם אתה עובד עם הערכיות הנמוך ביותר. כאשר יש שלושה או יותר, הקידומות וההימורים משמשים להתייחסות לגודל הקטן והגדול ביותר של הערכים..

אז, HEO ייקרא:

חומצה היפו(שם E)דוב

מאז +1 הוא הקטן ביותר של שלוש valances שלה. ואם זה היה HEO₂, אז E יהיה valence +3 וזה יהיה נקרא:

חומצה (שם E)דוב

וגם באותו אופן עבור HEO₃, עם E עובד עם valence +5:

חומצה (שם E)איקו

דוגמאות

להלן סדרה של oxacids עם nomanclatures שלהם בהתאמה.

חומצות חמצן של קבוצת הלוגן

ההלוגנים מתערבים עם יצירת oxacids עם valances +1, +3, +5 ו +7. כלור, ברום ויוד יכול ליצור 4 סוגים של oxacids המתאים valances אלה. אבל רק oxacid כי כבר מוכן פלואור היא חומצה hypofluoric (HOF), אשר אינו יציב.

כאשר oxacid של הקבוצה משתמשת את הערכיות +1, היא נקראת כדלקמן: חומצה hypochlorous (HClO); חומצה היפוברומית (HBrO); חומצה hypoiodose (HIO); חומצה היפופלואורית (HOF).

עם הקידומת +3 valence אינו משמש ורק סיומת הדוב משמש. יש לך את חומצות כלור (HClO₂), bromoso (HBrO)₂), ו Yodoso (HIO)₂).

עם קידומת + 5 valence אינו משמש ורק את ico הסיומת משמש. יש לך את חומצות כלור (HClO₃), brómico (HBrO)₃) ו יוד (HIO)₃).

בעת עבודה עם valence +7, את הקידומת לכל ואת הסיומת ico משמשים. יש לך חומצות perchloric (HClO₄), perbromic (HBrO)₄) ו תקופתיים (HIO)₄).

Oxaxids מקבוצת VIA

אלמנטים שאינם מתכות של קבוצה זו יש כמו valances הנפוצים ביותר שלהם -2, +2, +4, ו +6, ויצרו שלוש oxacids התגובות הידועות ביותר.

עם הערכיות +2 היפו קידומת וסיומת הדוב משמשים. יש לך את חומצות hyposulfuric (H₂לכן₂), hyposelenious (H₂סאו₂) והיפוטלורו (H₂Teo₂).

עם הקידומת + 4 לא נעשה שימוש וסיומת הדוב משמש. יש לך את חומצות הגופרית (H₂לכן₃), selenious (H₂סאו₃) ו teluroso (H)₂Teo₃).

וכאשר הם עובדים עם הערכים + 6, הקידומת אינה בשימוש ואת סיומת ico משמש. יש להם חומצות גופרית (H₂לכן₄), selenic (H₂סאו₄) ו Telluric (H₂Teo₄).

חומצות בורון

בורון יש שוויון +3. יש לך את החומצות המטבוליות (HBO₂), piroboric (H₄ב₂הו₅) ו אורתופורי (H₃BO₃). ההבדל הוא במספר המים שמגיב עם תחמוצת בור.

חומצות פחמן

פחמן יש valances +2 ו +4. דוגמאות: עם valence +2, חומצה פחמן (H₂CO₂), ועם valence +4, חומצה פחמנית (H₂CO₃).

כרום חמצני

Chromium יש valances +2, +4 ו +6. דוגמאות: עם valence 2, חומצה היפוכרומית (H₂Cro₂); עם valence 4, חומצה כרומית (H₂Cro₃); עם ערכיות 6, חומצה כרומית (H₂Cro₄).

חומצות סיליקון

הסיליקון יש valances -4, +2 ו +4. יש לו חומצה metasilicic (H₂סו₃), ואת חומצה pyrosilicic (H₄סו₄). שים לב כי בשני Si יש +4 valence, אבל ההבדל טמון במספר מולקולות מים שהגיבו עם תחמוצת החומצה שלה.

הפניות

1. ויטן, דייוויס, פק & סטנלי. (2008). כימיה (8th ed.). למידה CNGAGE.
2. עורך (6 במרץ 2012). ניסוח ומינוח של החמצן. מקור: si-educa.net
3. ויקיפדיה. (2018). אוקסיאצי מקור: en.wikipedia.org
4. סטיבן ס. זומדהל. (2019). אוקסיאצי אנציקלופדיה בריטניקה. מקור: britannica.com
5. הלמנשטיין, אן מארי, Ph.D. (31 בינואר 2018). תרכובות Oxoacid נפוצות. מקור: Thinkco.com