БОКСИСЛОТА: ХАРАКТЕРИСТИКИ, КАК ОНИ ОБРАЗУЮТСЯ И ПРИМЕРЫ - ХИМИЯ - 2026

Oxacid или оксокислота является тройной кислотой состоит из водорода, кислорода и неметаллического элемента , который образует так называемый центральный атом. В зависимости от числа атомов кислорода и, следовательно, степени окисления неметаллического элемента могут образовываться различные оксикислоты.

Эти вещества чисто неорганические; однако углерод может образовывать одну из наиболее известных оксикислот: угольную кислоту, H ₂ CO ₃ . Как показывает одна только его химическая формула, он имеет три атома кислорода, один атом углерода и два атома водорода.

Источник: Pxhere

Два атома H H ₂ CO ₃ выделяются в окружающую среду как H ⁺ , что объясняет его кислотные характеристики. При нагревании водного раствора угольной кислоты выделяется газ.

Этот газ представляет собой диоксид углерода, CO ₂ , неорганическую молекулу, образующуюся в результате сгорания углеводородов и клеточного дыхания. Если CO _{2 будет} возвращен в емкость для воды, H ₂ CO ₃ будет повторно образовываться; следовательно, оксокислота образуется при реакции определенного вещества с водой.

Эта реакция наблюдается не только для CO ₂ , но и для других неорганических ковалентных молекул, называемых кислотными оксидами.

Оксациды имеют огромное количество применений, которые трудно описать в целом. Его применение будет во многом зависеть от центрального атома и количества атомов кислорода.

Их можно использовать от соединений для синтеза материалов, удобрений и взрывчатых веществ, до аналитических целей или производства безалкогольных напитков; Как с угольной кислотой, так и с фосфорной кислотой, H ₃ PO ₄ , входящий в состав этих напитков.

Характеристики и свойства оксокислоты

Источник: Габриэль Боливар

Гидроксильные группы

Общая формула ВЭО для оксикислоты показана на изображении выше. Как видно, в нем есть водород (H), кислород (O) и центральный атом (E); которая в случае угольной кислоты представляет собой углерод C.

Водород в оксикислотах обычно присоединен к атому кислорода, а не к центральному атому. Фосфорная кислота, H ₃ PO ₃ , представляет собой частный случай, когда один из атомов водорода связан с атомом фосфора; поэтому его структурная формула лучше всего представлена ​​как (OH) ₂ OPH.

В то время как для азотистой кислоты HNO ₂ имеет основную цепь HON = O, поэтому у нее есть гидроксильная группа (ОН), которая диссоциирует с выделением водорода.

Таким образом, одна из основных характеристик оксикислоты заключается не только в том, что в ней есть кислород, но и в том, что она также присутствует в виде группы ОН.

С другой стороны, некоторые оксокислоты имеют так называемую оксогруппу E = O. В случае фосфористой кислоты она имеет оксогруппу P = O. В них отсутствуют атомы H, поэтому они «не отвечают» за кислотность.

Центральный атом

Центральный атом (E) может быть или не быть электроотрицательным элементом, в зависимости от его расположения в p-блоке периодической таблицы. С другой стороны, кислород, элемент немного более электроотрицательный, чем азот, притягивает электроны из связи ОН; тем самым позволяя высвобождение иона H ⁺ .

Таким образом, E связан с группами OH. Когда ион H ⁺ высвобождается, происходит ионизация кислоты; то есть он приобретает электрический заряд, который в его случае отрицательный. Оксислота может выделять столько ионов H ⁺ , сколько групп ОН содержится в ее структуре; и чем их больше, тем больше отрицательный заряд.

Сера для серной кислоты

Серная кислота, полипротонная, имеет молекулярную формулу H ₂ SO ₄ . Эта формула также может быть записана следующим образом: (OH) ₂ SO ₂ , чтобы подчеркнуть, что серная кислота имеет две гидроксильные группы, присоединенные к ее центральному атому - сере.

Реакции его ионизации:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

Затем второй H ⁺ высвобождается из оставшейся группы OH, более медленно, пока не установится равновесие:

HSO ₄ ^- <=> H ⁺ + SO ₄ ^2–

Вторая диссоциация более трудна, чем первая, поскольку положительный заряд (H ⁺ ) должен быть отделен от дважды отрицательного заряда (SO ₄ ^2- ).

Кислотная сила

Сила почти всех оксикислот, которые имеют один и тот же центральный атом (не металл), увеличивается с увеличением степени окисления центрального элемента; что, в свою очередь, напрямую связано с увеличением количества атомов кислорода.

Например, показаны три серии оксикислот, силы кислотности которых упорядочены от наименьшей к наибольшей:

H ₂ SO ₃ <H ₂ SO ₄

HNO ₂ <HNO ₃

HClO <HClO ₂ <HClO ₃ <HClO ₄

В большинстве окскислот, которые имеют разные элементы с одинаковой степенью окисления, но принадлежат к одной и той же группе в периодической таблице, сила кислоты увеличивается прямо с электроотрицательностью центрального атома:

H ₂ SeO ₃ <H ₂ SO ₃

H ₃ PO ₄ <HNO ₃

HBrO ₄ <HClO ₄

Как образуются оксикислоты?

Как упоминалось в начале, оксикислоты образуются, когда определенные вещества, называемые кислотными оксидами, вступают в реакцию с водой. Это будет объяснено на том же примере для угольной кислоты.

CO ₂ + H ₂ O <=> H ₂ CO ₃

Кислый оксид + вода => оксислота

Происходит то, что молекула H ₂ O ковалентно связывается с молекулой CO ₂ . Если вода удаляется нагреванием, равновесие смещается к регенерации CO ₂ ; То есть горячая сода потеряет ощущение шипения раньше, чем холодная.

С другой стороны, кислотные оксиды образуются, когда неметаллический элемент реагирует с водой; хотя, точнее, когда реагирующий элемент образует оксид ковалентного характера, при растворении которого в воде образуются ионы H ⁺ .

Уже было сказано, что ионы H ⁺ являются продуктом ионизации образовавшейся оксикислоты.

Примеры обучения

Оксид хлора, Cl ₂ O ₅ , реагирует с водой с образованием хлорноватой кислоты:

Cl ₂ O ₅ + H ₂ O => HClO ₃

Оксид серы SO ₃ реагирует с водой с образованием серной кислоты:

SO ₃ + H ₂ O => H ₂ SO ₄

И периодический оксид I ₂ O ₇ реагирует с водой с образованием периодной кислоты:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => HIO ₄

В дополнение к этим классическим механизмам образования оксикислот существуют и другие реакции с той же целью.

Например, трихлорид фосфора, PCl ₃ , реагирует с водой с образованием фосфористой кислоты, оксокислоты, и соляной кислоты, галогенводородной кислоты.

PCl ₃ + 3H ₂ O => H ₃ PO ₃ + HCl

Пентахлорид фосфора PCl ₅ реагирует с водой с образованием фосфорной кислоты и соляной кислоты.

PCl ₅ + 4 H ₂ O => H ₃ PO ₄ + HCl

Металлические оксикислоты

Некоторые переходные металлы образуют кислые оксиды, то есть растворяются в воде с образованием оксокислоты.

Оксид марганца (VII) (безводный марганец) Mn ₂ O ₇ и оксид хрома (VI) являются наиболее распространенными примерами.

Mn ₂ O ₇ + H ₂ O => HMnO ₄ (марганцевая кислота)

CrO ₃ + H ₂ O => H ₂ CrO ₄ (хромовая кислота)

Номенклатура

Расчет валентности

Чтобы правильно назвать оксикислоту, необходимо начать с определения валентности или степени окисления центрального атома E. Исходя из общей формулы HEO, рассматривается следующее:

-O имеет валентность -2

-Валентность H +1

Имея это в виду, окскислота HEO нейтральна, поэтому сумма зарядов валентностей должна равняться нулю. Таким образом, мы имеем следующую алгебраическую сумму:

-2 + 1 + E = 0

E = 1

Следовательно, валентность E равна +1.

Затем нужно прибегнуть к возможным валентностям, которые может иметь E. Если значения +1, +3 и +4 находятся среди его валентностей, то E «работает» с его самой низкой валентностью.

Назовите кислоту

Чтобы назвать HEO, вы начинаете с названия кислоты, за которым следует имя E с суффиксами –ico, если вы работаете с самой высокой валентностью, или –oso, если вы работаете с самой низкой валентностью. Когда их три или больше, префиксы гипо- и пер- используются для обозначения наименьшей и наибольшей валентностей.

Таким образом, HEO будет называться:

Гипо- кислота (имя E) медведь

Поскольку +1 - наименьшая из трех его валентностей. А если бы это был HEO ₂ , то E имел бы валентность +3 и назывался бы:

Кислота (имя E) медведь

То же самое для HEO ₃ , где E работает с валентностью +5:

Кислота (название E) ico

Примеры

Ниже приводится ряд оксикислот с соответствующими номенклатурами.

Оккислоты группы галогенов

Галогены вмешиваются, образуя оксикислоты с валентностями +1, +3, +5 и +7. Хлор, бром и йод могут образовывать 4 типа оксикислот, соответствующих этим валентностям. Но единственная оксикислота, полученная из фтора, - это гипофтористоводородная кислота (HOF), которая нестабильна.

Когда оксикислота группы использует валентность +1, она называется следующим образом: хлорноватистая кислота (HClO); гипобромистая кислота (HBrO); гипойодовая кислота (HIO); гипофтористоводородная кислота (HOF).

При валентности +3 префикс не используется, используется только суффикс медведь. Есть кислоты хлористая (HClO ₂ ), бромистая (HBrO ₂ ) и йодная (HIO ₂ ).

При валентности +5 префикс не используется, используется только суффикс ico. Есть хлорная (HClO ₃ ), бромная (HBrO ₃ ) и йодная (HIO ₃ ) кислоты .

При работе с валентностью +7 используются префикс per и суффикс ico. Различают хлорную (HClO ₄ ), бромистоводородную (HBrO ₄ ) и периодическую (HIO ₄ ) кислоты .

VIA Group Oxacids

Неметаллические элементы этой группы имеют наиболее общие валентности -2, +2, +4 и +6, образуя три оксикислоты в наиболее известных реакциях.

При валентности +2 используются приставка икота и суффикс медведь. Различают гипосернистую (H ₂ SO ₂ ), гипосернистую (H ₂ SeO ₂ ) и гипотеллюровую (H ₂ TeO ₂ ) кислоты .

При валентности +4 префикс не используется, используется суффикс медведь. Есть сернистые кислоты (H ₂ SO ₃ ), селенистые (H ₂ SeO ₃ ) и теллурные (H ₂ TeO ₃ ).

А когда они работают с валентностью + 6, префикс не используется и используется суффикс ico. Есть серная кислота (H ₂ SO ₄ ), селеновая (H ₂ SeO ₄ ) и теллурическая (H ₂ TeO ₄ ).

Боровокислоты

Бор имеет валентность +3. Есть метаболические кислоты (HBO ₂ ), пироборная (H ₄ B ₂ O ₅ ) и ортоборная (H ₃ BO ₃ ). Разница заключается в количестве воды, вступающей в реакцию с оксидом бора.

Окскислоты углерода

Углерод имеет валентности +2 и +4. Примеры: с валентностью +2, углеродистые кислоты (Н ₂ СО ₂ ), а также с валентностью +4, угольная кислота (H ₂ CO ₃ ).

Оксикислоты хрома

Хром имеет валентности +2, +4 и +6. Примеры: с валентностью 2, гипохромная кислота (H ₂ CrO ₂ ); с валентностью 4 хромовая кислота (H ₂ CrO ₃ ); и с валентностью 6 хромовая кислота (H ₂ CrO ₄ ).

Кремниевые оксикислоты

Кремний имеет валентности -4, +2 и +4. У вас есть метакремневая кислота (H ₂ SiO ₃ ) и пирокремниевая кислота (H ₄ SiO ₄ ). Обратите внимание, что в обоих случаях Si имеет валентность +4, но разница заключается в количестве молекул воды, которые прореагировали с его кислотным оксидом.

Ссылки

1. Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия. (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
2. Редактор. (6 марта 2012 г.). Состав и номенклатура оксикислоты. Получено с: si-educa.net
3. Wikipedia. (2018). Оксикислота. Получено с: en.wikipedia.org
4. Стивен С. Зумдал. (2019). Оксикислота. Encyclopdia Britannica. Получено с: britannica.com
5. Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (31 января 2018 г.). Общие оксокислотные соединения. Получено с: thinkco.com