ОКСАЦИД: ХАРАКТЕРИСТИКИ, КАК СЕ ОБРАЗУВАТ И ПРИМЕРИ - ХИМИЯ - 2026

Един oxacid или кислородсъдържаща киселина е трикомпонентна киселина, съставена от водород, кислород и неметален елемент, който представлява така наречената централна атом. В зависимост от броя на кислородните атоми и следователно от окислителните състояния на неметалния елемент могат да се образуват различни оксикиселини.

Тези вещества са чисто неорганични; обаче, въглерод могат да образуват един от най-известните oxacids: въглена киселина, H ₂ CO ₃. Както само химичната му формула демонстрира, той има три О, един С и два Н атома.

Източник: Pxhere

Двата атома на H ₂ CO ₃ се отделят в околната среда като Н ⁺, което обяснява неговите киселинни характеристики. Загряването на воден разтвор на въглеродна киселина ще отдели газ.

Този газ е въглероден диоксид, CO ₂, неорганична молекула, която възниква при изгарянето на въглеводороди и клетъчното дишане. Ако CO ₂ се върне в контейнера с вода, H ₂ CO ₃ ще се формира отново; следователно оксокиселината се образува, когато определено вещество реагира с вода.

Тази реакция не се наблюдава само за CO ₂, но и за други неорганични ковалентни молекули, наречени кисели оксиди.

Оксацидите имат огромен брой приложения, които е трудно да се опишат като цяло. Приложението му ще зависи много от централния атом и броя на кислородите.

Те могат да се използват от съединения за синтез на материали, торове и експлозиви, до аналитични цели или производство на безалкохолни напитки; Както при въглеродната и фосфорната киселина, H ₃ PO ₄, представляваща част от състава на тези напитки.

Характеристики и свойства на оксацидна киселина

Източник: Габриел Боливар

Хидроксилни групи

Обща HEO формула за оксациди е показана на изображението по-горе. Както се вижда, той има водород (Н), кислород (О) и централен атом (Е); която в случая на въглеродна киселина е въглерод, С.

Водородът в оксацидите обикновено се свързва към кислородния атом, а не към централния атом. Фосфорна киселина, H ₃ PO ₃, представлява конкретен случай, при който един от водородите е свързано с фосфорен атом; следователно нейната структурна формула е най-добре представена като (OH) ₂ OPH.

Докато за азотиста киселина, HNO ₂, има HON = О скелет, така че има хидроксилна група (ОН), която дисоциира за освобождаване водород.

Така че една от основните характеристики на оксацида е не само, че има кислород, но и че той присъства и като ОН група.

От друга страна, някои оксациди имат това, което се нарича оксо група, Е = О. В случая на фосфорна киселина, тя има оксо група, Р = О. Липсват Н атоми, така че те не са "отговорни" за киселинността.

Централен атом

Централният атом (Е) може или не може да бъде електроотрицателен елемент, в зависимост от местоположението му в р блока на периодичната таблица. От друга страна, кислородът, елемент, малко по-електроотрицателен от азота, привлича електрони от ОН връзката; по този начин позволява освобождаването на Н ⁺ йона.

Следователно Е е свързан с ОН групи. При освобождаване на Н ⁺ йон се случва йонизацията на киселината; тоест придобива електрически заряд, който в неговия случай е отрицателен. Оксацидната киселина може да освободи толкова много Н ⁺ йони, колкото има ОН групи в нейната структура; и колкото повече има, толкова по-голям е отрицателният заряд.

Сяра за сярна киселина

Полипротичната сярна киселина има молекулна формула H ₂ SO ₄. Тази формула може да се запише, както следва: (ОН) _2, SO ₂, за да се подчертае, че сярна киселина има две хидроксилни групи, прикрепени към сяра, централната си атом.

Реакциите на нейната йонизация са:

H ₂ SO ₄ => H ⁺ + HSO ₄ ^-

Тогава вторият Н ⁺ се освобождава от останалата ОН група, по-бавно, докато не може да се установи равновесие:

HSO ₄ ^- <=> H ⁺ + SO ₄ ^2–

Втората дисоциация е по-трудна от първата, тъй като положителен заряд (H ⁺) трябва да бъде отделен от двойно отрицателния заряд (SO ₄ ^2-).

Сила на киселината

Силата на почти всички оксикиселини, които имат един и същ централен атом (не метал), се увеличава с увеличаването на окислителното състояние на централния елемент; което от своя страна е пряко свързано с увеличаването на броя на кислородните атоми.

Например са показани три серии оксациди, чиито сили на киселинност са подредени от най-малко до най-голямо:

H ₂ SO ₃ <H ₂ SO ₄

HNO ₂ <HNO ₃

HClO <HClO ₂ <HClO ₃ <HClO ₄

В повечето оксициди, които имат различни елементи със същото окислително състояние, но принадлежащи към една и съща група в периодичната таблица, силата на киселината се увеличава директно с електроотрицателността на централния атом:

H ₂ SeO ₃ <H ₂ SO ₃

H ₃ PO ₄ <HNO ₃

HBrO ₄ <HClO ₄

Как се образуват оксациди?

Както бе споменато в началото, оксацидите се образуват, когато определени вещества, наречени кисели оксиди, реагират с вода. Това ще бъде обяснено, като се използва същия пример за въглеродна киселина.

CO ₂ + H ₂ O <=> H ₂ CO ₃

Киселинен оксид + вода => оксацид

Това се случва, е, че H ₂ O молекула ковалентно се свързва с СО на ₂ молекула. Ако водата се отстрани чрез топлина, равновесието се измества към регенерирането на CO ₂; тоест гореща сода ще загуби своето ефервесцентно усещане по-рано от студена.

От друга страна, киселинните оксиди се образуват, когато неметален елемент реагира с вода; въпреки че по-точно, когато реагиращият елемент образува оксид с ковалентен характер, разтварянето на който във вода генерира H ⁺ йони.

Той вече беше казано, че Н ⁺ йони са продукт на йонизация на получената oxacid.

Примери за обучение

Хлорен оксид, Cl ₂ O ₅, взаимодейства с вода, за да даде хлорна киселина:

Cl ₂ O ₅ + H ₂ O => HClO ₃

Сярен оксид, SO ₃, реагира с вода и образува сярна киселина:

SO ₃ + H ₂ O => H ₂ SO ₄

И периодичният оксид, I ₂ O ₇, реагира с вода, за да образува периодична киселина:

I ₂ O ₇ + H ₂ O => HIO ₄

В допълнение към тези класически механизми за образуване на оксациди, има и други реакции със същата цел.

Например, фосфорен трихлорид, фосфорен трихлорид ₃, взаимодейства с вода, за да произвеждат фосфориста киселина, oxacid и солна киселина, хлороводородна киселина.

РСЬ ₃ + 3H ₂ O => H ₃ PO ₃ + HCl

А фосфорният пентахлорид, PCl ₅, реагира с вода, за да даде фосфорна киселина и солна киселина.

РСЬ ₅ + 4 H ₂ O => H ₃ PO ₄ + HCl

Метални оксициди

Някои преходни метали образуват киселинни оксиди, тоест те се разтварят във вода, за да дадат оксациди.

Манган (VII) оксид (перманганова безводен) Mn ₂ O ₇ и хром (VI) оксид са най-често срещаните примери.

Mn ₂ O ₇ + H ₂ O => HMnO ₄ (перманганова киселина)

СгОз ₃ + H ₂ O => Н ₂ СгОз ₄ (хромова киселина)

номенклатура

Изчисляване на валентност

За да назовем правилно оксикиселината, трябва да започнем с определянето на валентния или окислителния номер на централния атом Е. Като се започне от общата формула HEO, се разглежда следното:

-О има валентност -2

-Валентността на Н е +1

Имайки това предвид, оксацидната HEO е неутрална, така че сборът от зарядите на валентностите трябва да е равен на нула. По този начин имаме следната алгебрична сума:

-2 + 1 + Е = 0

E = 1

Следователно валентността на Е е +1.

Тогава трябва да прибегнем до възможните валентности, които може да има Е. Ако стойностите +1, +3 и +4 са сред валентностите му, E тогава "работи" с най-ниската си валентност.

Назовете киселината

За да назовете HEO, започвате да го наричате киселина, последвано от името на E със наставките –ico, ако работите с най-висока валентност, или - също, ако работите с най-ниска валентност. Когато има три или повече, префиксите хипо- и пер- се използват за означаване на най-малките и най-големите валентности.

Така HEO ще бъде наречен:

Hypo киселина (име E) мечка

Тъй като +1 е най-малката от трите му валенции. И ако беше HEO ₂, тогава E би имал валентност +3 и би се наричал:

Киселина (Е наименование) мечка

И по същия начин за HEO ₃, като E работи с валентността +5:

Киселина (име E) ico

Примери

По-долу са споменати поредица оксациди със съответните им номенклатури.

Оксациди от групата на халогените

Халогените се намесват чрез образуване на оксациди с валентности +1, +3, +5 и +7. Хлорът, бромът и йодът могат да образуват 4 вида оксациди, съответстващи на тези валентности. Но единствената оксацидна киселина, която е направена от флуор, е хипофлуоровата киселина (HOF), която е нестабилна.

Когато оксацидна киселина от групата използва валентността +1, тя се назовава както следва: хипохлорна киселина (HClO); хипобромна киселина (HBrO); хипойодинова киселина (HIO); хипофлуорокиселина (HOF).

С валентността +3 не се използва префикс и се използва само суфиксната мечка. Има на киселини хлорист (HClO ₂), bromous (HBrO ₂), и йод (тио ₂).

С валентността +5 не се използва префикс и се използва само наставката ico. Има хлорна (HClO ₃), бромна (HBrO ₃) и йодна (HIO ₃) киселини.

Докато работите с valence +7, се използва префикс per и наставката ico. Има перхлорна (HClO ₄), пербромна (HBrO ₄) и периодична (HIO ₄) киселини.

VIA Group Oxacids

Неметалните елементи от тази група имат най-често срещаните валентности -2, +2, +4 и +6, образувайки три оксациди в най-известните реакции.

С валентността +2 се използва префиксът хълцане и суфиксната мечка. Има киселини hyposulfurous (H ₂ SO ₂), hyposelenious (H ₂ SEO ₂) и hypotelurous (H ₂ ТЕО ₂).

С валентността +4 не се използва префикс и се използва суфиксната мечка. Има серни киселини (H ₂ SO ₃), селенова (H ₂ SEO ₃) и телуриста (H ₂ ТЕО ₃).

И когато работят с валентност + 6, не се използва префикс и се използва наставката ico. Има серни киселини (H ₂ SO ₄), селенинова (H ₂ SeO ₄) и телурична (H ₂ TeO ₄).

Борови оксициди

Бор има валентност +3. Има метаболитни киселини (HBO ₂), пироборни (H ₄ B ₂ O ₅) и ортоборни (H ₃ BO ₃). Разликата е в броя на водата, която реагира с борния оксид.

Въглеродни оксициди

Въглеродът има валентности +2 и +4. Примери: с валентност +2, въглеродна киселина (H ₂ CO ₂) и с валентност +4, въглеродна киселина (H ₂ CO ₃).

Хром оксициди

Хромът има валентности +2, +4 и +6. Примери: с валентност 2, хипохромна киселина (H ₂ СгОз ₂); с валентност 4, хромиста киселина (H ₂ СгОз ₃); и с валентност 6, хромова киселина (H ₂ СгОз ₄).

Силициеви оксициди

Силицият има валентности -4, +2 и +4. Имате метасилициева киселина (H ₂ SiO ₃) и пиросилинова киселина (H ₄ SiO ₄). Имайте предвид, че и в двете, Si има валентност от +4, но разликата се състои в броя на водните молекули, които реагираха с неговия киселинен оксид.

Препратки

1. Уитън, Дейвис, Пек и Стенли. (2008 г.). Химия. (8-мо изд.). CENGAGE Обучение.
2. Редактор. (6 март 2012 г.). Състав и номенклатура на оксациди. Възстановена от: si-educa.net
3. Wikipedia. (2018). Oxyacid. Възстановено от: en.wikipedia.org
4. Стивън С. Зумдал. (2019). Oxyacid. Encyclopædia Britannica. Възстановено от: britannica.com
5. Хелменстин, Ан Мари, доктор на науките (31 януари 2018 г.). Общи оксокиселинни съединения. Възстановено от: thinkco.com