氢氧化物：特性，术语，用途和实例 - 化学 - 2025

该氢卤或二进制酸溶解在由氢和非金属元素的水的化合物：氢卤化物。它的一般化学式可以表示为HX，其中H是氢原子，X是非金属元素。

X可以属于第17族，卤素或不包括氧的第16族元素。与含氧酸不同，水合酸缺乏氧气。由于羟基酸是共价或分子化合物，因此必须考虑HX键。这是非常重要的，并定义了每种氢氧化物的特性。

资料来源：GabrielBolívar

HX链接呢？如上图所示，H和X之间存在永久性的偶极矩积，其电负性不同。由于X通常比H更具负电性，因此X吸引了其电子云并最终带有部分负电荷δ-。

另一方面，将其电子密度的一部分产生为X的H最终带有正的部分电荷δ+。负δ-越大，电子X越丰富，H的电子缺乏就越大。因此，取决于元素X是哪种，氢氧化物的极性或多或少。

该图像还揭示了氢氧化物的结构。HX是一种线性分子，可以在其一端与另一分子相互作用。HX极性越强，其分子相互作用的亲和力就越高。结果，其沸点或熔点将增加。

但是，HX-HX相互作用仍然很弱，无法产生固体水合物。因此，在压力和环境温度下，它们是气态物质。除HF外，它在20ºC以上蒸发。

为什么？因为HF能够形成牢固的氢键。非金属元素的负金属性较弱的其他氢氧化物虽然几乎不能处于0ºC以下的液相中。例如，HCl的沸点约为-85°C。

氢酸是酸性物质吗？答案在于氢原子上的正部分电荷δ+。如果δ+非常大或HX键非常弱，则HX将是强酸。与所有卤素的氢酸一样，一旦它们各自的卤化物溶解在水中。

特点

物理

-由于HX极易溶于水，因此，所有的氢氧化物都是透明溶液。根据溶解的HX的浓度，它们可能会有淡黄色调。

-他们是吸烟者，这意味着他们散发出浓密，腐蚀性和刺激性的烟雾（其中一些甚至令人恶心）。这是因为HX分子非常易挥发，并且与溶液周围介质中的水蒸气相互作用。此外，无水形式的HX是气态化合物。

-氢氧化物是良好的电导体。虽然HX是在大气条件下的气态物质，当它们溶于水它们释放离子（H ⁺ X ^- ），它允许电流通过。

-其沸点高于其无水形式的沸点。即，表示氢氧化物的HX（ac）在高于HX（g）的温度下沸腾。例如，氯化氢HCl（g）的沸点为-85ºC，而盐酸（其水合物）约为48ºC。

为什么？因为气态的HX分子被水包围着。两种类型的相互作用可以发生在相同的时间：氢键，HX - ħ ₂ -O - HX，或离子的溶剂化，H ₃ ö ⁺（aq）和X ^- （水溶液）。这个事实与水合物的化学特性直接相关。

化学制品

氢氧化物是非常酸性的溶液，因此它们具有可与其他物质反应的酸性质子H ₃ O ⁺。H ₃ O ^{+从何而来}？从氢原子中带正电荷δ+的氢原子中解离出来，最终共价结合到水分子中：

HX（水溶液）+ H ₂ O（升）<=> X ^- （水溶液）+ H ₃ ö ⁺（水溶液）

注意，该方程式对应于建立平衡的反应。当X的形成^- （水溶液）+ H ₃ ö ⁺（水溶液）在热力学上是非常有利的，HX将释放其酸性质子入水中; 然后，以H ₃ O ⁺为新“载体”的它可以与另一种化合物反应，即使后者不是强碱。

上面解释了氢氧化物的酸性特征。所有溶解在水中的HX都是这种情况。但有些会比其他产生更多酸性溶液。这是什么意思 原因可能非常复杂。不是所有的HX（AC）有利于向右，即朝向X上述平衡^-（AC）+ H ₃ ö ⁺（AC）。

酸度

在氢氟酸HF（水溶液）中观察到例外。氟具有很强的负电性，因此，它缩短了HX键的距离，增强了它的抗水作用。

同样，由于原子半径原因，HF键具有更好的重叠性。另一方面，H-Cl，H-Br或HI键较弱，并倾向于在水中完全解离，从而破坏了上面提到的平衡。

这是因为其他卤素或硫属元素（例如硫）具有更大的原子半径，因此具有更大的轨道。因此，当X较大时，HX键表现出较差的轨道重叠，这反过来在与水接触时影响酸力。

因此，卤素的酸的酸度降序如下：HF <HCl

命名法

无水形式

氢氧化物如何命名？必须以无水形式HX（g）提及卤化氢：在其名称末尾添加后缀–uro。

例如，HI（g）由氢和碘形成的卤化物（或氢化物）组成，因此其名称为：碘化氢。由于非金属通常比氢更具负电性，因此其氧化数为+1。另一方面，在NaH中，氢的氧化数为-1。

这是区分分子氢化物与卤素或卤化氢与其他化合物的另一种间接方法。

一旦HX（g）与水接触，则将其表示为HX（ac），然后得到氢氧化物。

在水溶液中

要命名氢氧酸HX（ac），其无水形式的后缀-uro必须替换为后缀-hydric。并且它们首先应被称为酸。因此，对于以上示例，HI（aq）称为：酸性水。

它们是如何形成的？

卤化氢直接溶解

可以通过将其相应的卤化氢简单地溶解在水中来形成水合物。这可以用以下化学方程式表示：

HX（g）=> HX（ac）

HX（g）非常易溶于水，因此不存在溶解度平衡，这与其离子离解以释放酸性质子不同。

但是，存在一种优选的合成方法，因为它使用盐或矿物质作为原料，并在低温下用强酸溶解它们。

非金属盐与酸的溶解

如果食盐NaCl用浓硫酸溶解，则会发生以下反应：

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

硫酸捐赠其酸性质子的氯中的一个^-氯阴离子，从而将其转换为盐酸。氯化氢（HCl）（g）可以从该混合物中逸出，因为它非常易挥发，特别是如果它在水中的浓度很高时。产生的另一种盐是硫酸钠，NaHSO ₄。

另一种生产方法是用浓磷酸代替硫酸：

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

H ₃ PO _4以与H ₂ SO ₄相同的方式反应，生成盐酸和磷酸二氢钠。氯化钠是Cl组成的源^-阴离子，从而合成含F的其他hydracids，盐或矿物质^- ，溴^- ，我^-，S ^2-，等等，需要。

但是，H ₂ SO ₄或H ₃ PO _4的使用将取决于其氧化强度。ħ ₂ SO ₄是非常强的氧化剂，以使其氧化甚至BR中的点^-和我^-其溴₂和余₂分子形式; 第一种是淡红色液体，第二种是紫色固体。因此，H ₃ PO ₄代表这种合成中的优选替代方案。

应用领域

清洁剂和溶剂

氢氧化物主要用于溶解不同类型的物质。这是因为它们是强酸，可以适度清洁任何表面。

它的酸性质子被添加到杂质或污垢的化合物中，使其可溶于水性介质，然后被水带走。

取决于所述表面的化学性质，可以使用一种或多种氢酸。例如，氢氟酸不能用来清洁玻璃，因为它将在现场溶解。盐酸用于去除游泳池瓷砖上的污渍。

它们还能够溶解岩石或固体样品，然后以小规模或大规模用于分析或生产目的。在离子交换色谱中，稀盐酸用于清洁残留离子柱。

酸催化剂

一些反应需要高酸性溶液以加快反应速度并减少反应时间。这是氢氧化物进入的地方。

这样的一个例子是氢碘酸在冰醋酸合成中的使用。石油工业在炼油工艺中也需要使用氢酸。

用于合成有机和无机化合物的试剂

羟基酸不仅提供酸性质子，还提供各自的阴离子。这些阴离子可与有机或无机化合物反应形成特定的卤化物。这样，可以合成它们：氟化物，氯化物，碘化物，溴化物，硒化物，硫化物和其他化合物。

这些卤化物的用途非常广泛。例如，它们可用于合成聚合物，例如聚四氟乙烯；或中间体，卤素原子将从中并入某些药物的分子结构。

假设分子CH ₃ CH ₂ OH，乙醇与HCl反应生成氯乙烷：

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

这些反应中的每一个都隐藏了有机合成中考虑的机理和许多方面。

例子

由于天然存在的可能化合物的数量受到限制，因此没有很多可用于水合酸的实例。由于这个原因，下面列出了一些具有其各自命名法的其他氢氧化物（忽略了缩写（ac））：

HF，​​氢氟酸

其氢氟酸分子形成强氢键的二元氢氧化物，以至在水中它是一种弱酸。

H

与那时之前所考虑的羟基酸不同，它是多原子的，也就是说，它具有两个以上的原子，但是，由于它是两个元素：硫和氢，因此继续是二元的。

它的有角MSM分子不会形成明显的氢键，并且可以通过其特有的臭鸡蛋味来检测。

HCl，盐酸

流行文化中最著名的酸之一。它甚至存在于胃中，是胃液成分的一部分，并与消化酶一起降解食物。

HBr，氢溴酸

像氢碘酸，在气相中它由线性H-溴分子，其解离成H ⁺（H ₃ ö ⁺）和Br ^-离子，当他们进入水。

H

尽管碲具有一定的金属特性，但其氢氧化物会散发出令人不快且剧毒的蒸气，例如硒化氢。

像硫族化物的其他氢氧酸（来自元素周期表的第16组）一样，在溶液中会生成阴离子Te ^2-，因此其化合价为-2。

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