一个oxacid或含氧酸是氢,氧和构成所谓的中央原子的非金属元素的三元酸。取决于氧原子的数目,并因此取决于非金属元素的氧化态,可以形成各种草酸。
这些物质是纯无机的。然而,碳可以形成一种最著名的草酸:碳酸H 2 CO 3。正如其化学式所表明的那样,它具有三个O,一个C和两个H原子。
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H 2 CO 3的两个H原子以H +的形式释放到环境中,这解释了其酸性特征。加热碳酸水溶液会放出气体。
这种气体是二氧化碳,CO 2,一种无机分子,起源于碳氢化合物的燃烧和细胞呼吸。如果将CO 2返回到水容器中,则H 2 CO 3会重新形成;反之,因此,当某种物质与水反应时会形成含氧酸。
不仅对于CO 2观察到该反应,而且对于称为酸性氧化物的其他无机共价分子也观察到该反应。
含氧酸用途广泛,通常难以描述。它的应用将在很大程度上取决于中心原子和氧的数量。
它们可以用于合成材料,肥料和炸药的化合物,也可以用于分析目的或生产软饮料;与碳酸和磷酸一样,H 3 PO 4构成了这些饮料成分的一部分。
草酸的特性和性质
资料来源:加布里埃尔·玻利瓦尔
羟基
上图显示了草酸的一般HEO公式。可以看出,它具有氢(H),氧(O)和中心原子(E)。在碳酸的情况下是碳C
草酸中的氢通常与氧原子相连,而不与中心原子相连。亚磷酸H 3 PO 3代表一种特殊情况,其中一个氢与磷原子相连;因此,其结构式最好用(OH)2 OPH表示。
对于亚硝酸HNO 2,它具有HON = O主链,因此它具有离解以释放氢的羟基(OH)。
因此,草酸的主要特征之一不仅在于其具有氧,而且还以OH基团的形式存在。
另一方面,某些草酸具有所谓的羰基,即E =O。在亚磷酸的情况下,它具有一个氧代基,P =O。它们缺乏氢原子,因此对酸度“不负责”。
中心原子
中心原子(E)可以是或可以不是负电性元素,具体取决于其在元素周期表p嵌段中的位置。另一方面,氧(比氮略带负电的一种元素)从OH键吸引电子。因此允许释放H +离子。
因此,E连接至OH基团。当释放H +离子时,酸发生电离;也就是说,它获得电荷,在这种情况下为负。草酸可释放的H +离子与结构中存在的OH基团一样多。越多,负电荷越大。
硫酸用硫
聚质子酸硫酸的分子式为H 2 SO 4。该式也可以写为:(OH)2 SO 2,以强调硫酸具有两个连接到硫的中心原子上的羟基。
其电离的反应为:
ħ 2 SO 4 =>ħ + + HSO 4 -
然后,第二个H +从剩余的OH基团中释放出来,速度更慢,直到可以建立平衡为止:
HSO 4 - <=> H + + SO 4 2–
第二个解离比第一个解离更困难,因为必须将正电荷(H +)与双负电荷(SO 4 2-)分开。
酸强度
几乎所有具有相同中心原子的草酸(不是金属)的强度都随中心元素氧化态的增加而增加;这又直接与氧原子数的增加有关。
例如,显示了三组草酸,其酸度从最小到最大有序:
H 2 SO 3 <H 2 SO 4
HNO 2 <HNO 3
HClO <HClO 2 <HClO 3 <HClO 4
在大多数具有不同元素具有相同氧化态但属于元素周期表中相同基团的草酸中,酸强度随中心原子的电负性而直接增加:
H 2 SeO 3 <H 2 SO 3
H 3 PO 4 <HNO 3
HBrO 4 <HClO 4
草酸是如何形成的?
如开始时所提到的,当某些物质(称为酸性氧化物)与水反应时会生成草酸。将使用碳酸的相同实例对此进行解释。
CO 2 + H 2 O <=> H 2 CO 3
酸性氧化物+水=>草酸
发生的是H 2 O 分子与CO 2分子共价结合。如果通过加热除去水,则平衡转移到CO 2的再生。也就是说,热汽水比冷汽水会更快失去泡腾感。
另一方面,当非金属元素与水反应时会形成酸性氧化物。虽然,更确切地说,当反应元素形成具有共价特征的氧化物时,将其溶解在水中会生成H +离子。
人们已经说过,H +离子是所得草酸电离的产物。
培训实例
一氧化氯Cl 2 O 5与水反应生成氯酸:
Cl 2 O 5 + H 2 O => HClO 3
氧化硫SO 3与水反应生成硫酸:
SO 3 + H 2 O => H 2 SO 4
周期性氧化物I 2 O 7与水反应形成高碘酸:
I 2 O 7 + H 2 O => HIO 4
除了这些形成草酸的经典机理外,还有其他具有相同目的的反应。
例如,三氯化磷PCl 3与水反应生成亚磷酸(一种草酸)和盐酸(一种氢卤酸)。
PCl 3 + 3H 2 O => H 3 PO 3 + HCl
五氯化磷PCl 5与水反应生成磷酸和盐酸。
PCl 5 + 4 H 2 O => H 3 PO 4 + HCl
金属草酸
一些过渡金属形成酸性氧化物,即它们溶解在水中以生成草酸。
氧化锰(VII)(无水高锰酸)Mn 2 O 7和氧化铬(VI)是最常见的例子。
Mn 2 O 7 + H 2 O => HMnO 4(高锰酸)
CrO 3 + H 2 O => H 2 CrO 4(铬酸)
命名法
化合价的计算
要正确命名草酸,我们必须先确定中心原子E的化合价或氧化数。从通式HEO开始,考虑以下内容:
-O具有价-2
-H的价为+1
考虑到这一点,草酸HEO是中性的,因此化合价的电荷总和必须等于零。因此,我们有以下代数和:
-2 + 1 + E = 0
E = 1
因此,E的价为+1。
然后我们必须求助于E.可能具有的化合价。如果+ 1,+ 3和+4值在其化合价中,则E以最低化合价``起作用''。
命名酸
要命名HEO,首先将其命名为acid,如果使用最高价,则以E开头,后缀为-ico,如果使用最低价,则命名为-oso。当存在三个或更多时,前缀hypo-和per-用于表示最小和最大化合价。
因此,HEO将被称为:
次酸(E名字)熊
由于+1是其三个价数中的最小价。如果是HEO 2,则E的价数为+3,将被称为:
酸(E名)熊
对于HEO 3来说,以相同的方式,E的价数为+5:
酸(E名字)ico
例子
下文提及了一系列具有各自命名法的草酸。
卤素组的含氧酸
卤素通过形成价数为+ 1,+ 3,+ 5和+7的草酸进行干预。氯,溴和碘可以形成四种与这些化合价相对应的草酸。但是唯一由氟制成的草酸是次氟酸(HOF),它不稳定。
当该组的草酸使用化合价+1时,其命名如下:次氯酸(HClO); 次溴酸(HBrO); 次碘酸(HIO); 次氟酸(HOF)。
价+3不使用前缀,仅使用后缀bear。有酸亚氯(HClO 2),溴酸(HBrO 2)和碘(HIO 2)。
价+5时不使用前缀,仅使用后缀ico。有氯酸(HClO 3),溴酸(HBrO 3)和碘酸(HIO 3)。
当使用价+7时,使用前缀per和后缀ico。有高氯酸(HClO 4),高溴酸(HBrO 4)和高碘酸(HIO 4)。
威盛集团含氧酸
该组中的非金属元素的最常见化合价为-2,+ 2,+ 4和+6,在最知名的反应中形成了三种含氧酸。
价+2时使用前缀打ic和后缀bear。有次亚酸(H 2 SO 2),hyposelenious(H 2的SeO 2)和hypotelurous(H 2的TeO 2)。
价+4时不使用前缀并且使用后缀bear。有亚硫酸(H 2 SO 3),亚硒(H 2的SeO 3)和tellurous(H 2的TeO 3)。
当它们与价+ 6一起使用时,不使用任何前缀,而是使用后缀ico。有硫酸(H 2 SO 4),硒(H 2 SeO 4)和碲(H 2 TeO 4)。
含硼酸
硼的化合价为+3。有代谢酸(HBO 2),焦酸(H 4 B 2 O 5)和邻硼酸(H 3 BO 3)。与氧化硼发生反应的水的数量不同。
碳氧酸
碳的价数为+2和+4。例子:化合价为+2,碳酸(H 2 CO 2),化合价为+4,碳酸(H 2 CO 3)。
草酸铬
铬的化合价为+ 2,+ 4和+6。例子:化合价为2,次铬酸(H 2 CrO 2);价为4,亚铬酸(H 2 CrO 3);价为6的铬酸(H 2 CrO 4)。
硅酸
硅具有-4,+ 2和+4的化合价。您有偏硅酸(H 2 SiO 3)和焦硅酸(H 4 SiO 4)。请注意,Si和Si的化合价均为+4,但不同之处在于与它的氧化氧化物反应的水分子数量。
参考文献
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