Оксикислоты , оксокислота или тройная кислота представляет собой кислоту , которая содержит кислород . В частности, это соединение, которое содержит водород, кислород и, по крайней мере, один другой элемент , по крайней мере, с одним атомом водорода, связанным с кислородом, который может диссоциировать с образованием катиона H + и аниона кислоты. [1]
Описание
Согласно первоначальной теории Лавуазье , все кислоты содержали кислород, который был назван от греческого ξύς ( оксис : кислота, острый) и корня -γενής ( -genes : создатель). Позже было обнаружено, что некоторые кислоты, особенно соляная кислота , не содержат кислорода, и поэтому кислоты были разделены на оксикислоты и эти новые соляные кислоты .
Все оксикислоты имеют кислый водород, связанный с атомом кислорода, поэтому сила связи (длина) не имеет значения, как в случае с бинарными гидридами неметаллов. Скорее, электроотрицательность центрального атома (X) и количество атомов O определяют кислотность кислородной кислоты. С одним и тем же центральным атомом X сила кислоты увеличивается по мере увеличения числа атомов кислорода, присоединенных к X. При том же количестве атомов кислорода вокруг E сила кислоты увеличивается с увеличением электроотрицательности X.
По сравнению с солями их депротонированных форм оксианионы , оксикислоты обычно менее стабильны, и многие из них существуют только формально как гипотетические виды или существуют только в растворе и не могут быть выделены в чистом виде. Для этого есть несколько общих причин: (1) они могут конденсироваться с образованием олигомеров (например, от H 2 CrO 4 до H 2 Cr 2 O 7 ) или полностью дегидратироваться с образованием ангидрида (например, от H 2 CO 3 до CO 2 ), (2) они могут диспропорционировать с одним соединением с более высокой степенью окисления, а с другим с более низкой степенью окисления (например, от HClO 2 до HClO и HClO 3 ), или (3) они могут существовать почти полностью как другая, более стабильная таутомерная форма ( например, фосфористая кислота P (OH) 3 существует почти полностью в виде фосфоновой кислоты HP (= O) (OH) 2 ). Тем не менее, хлорная кислота (HClO 4 ), серная кислота (H 2 SO 4 ) и азотная кислота (HNO 3 ) - это несколько распространенных оксикислот, которые относительно легко получить в виде чистых веществ.
Имидные кислоты создаются заменой = O на = NR в оксикислоте. [2]
Характеристики
Молекула оксикислоты содержит структуру X − O − H, в которой другие атомы или группы атомов могут быть связаны с центральным атомом X. В растворе такая молекула может диссоциировать на ионы двумя различными способами:
- X − O − H ⇄ (X − O) - + H +
- X − O − H ⇄ X + + OH - [3]
Если центральный атом X сильно электроотрицателен , то он сильно притягивает электроны атома кислорода. В этом случае связь между атомом кислорода и водорода является слабой, и соединение легко ионизируется в соответствии с первым из двух химических уравнений, приведенных выше. В этом случае соединение XOH является кислотой, потому что оно выделяет протон , то есть ион водорода. Например, азот , сера и хлор являются сильно электроотрицательными элементами, и поэтому азотная кислота , серная кислота и хлорная кислота являются сильными кислотами.
Однако, если электроотрицательность X низкая, то соединение диссоциирует на ионы в соответствии с последним химическим уравнением, и XOH представляет собой щелочной гидроксид . Примерами таких соединений являются гидроксид натрия NaOH и гидроксид кальция Ca (OH) 2 . [3] Однако из-за высокой электроотрицательности кислорода большинство обычных оксооснований, таких как гидроксид натрия, хотя и сильно щелочное в воде, являются лишь умеренно основными по сравнению с другими основаниями. Например, pKa сопряженной кислоты гидроксида натрия , воды , составляет 15,7, а у амида натрия , аммиака , ближе к 40, что делает гидроксид натрия гораздо более слабым основанием, чем амид натрия. [3]
Если электроотрицательность X находится где-то посередине, соединение может быть амфотерным , и в этом случае оно может диссоциировать на ионы обоими способами, в первом случае при реакции с основаниями и во втором случае при реакции с кислотами. Примеры этого включают алифатические спирты , такие как этанол . [3]
Неорганические оксикислоты обычно имеют химическую формулу типа H m XO n , где X представляет собой атом, функционирующий как центральный атом , тогда как параметры m и n зависят от степени окисления элемента X. В большинстве случаев элемент X является неметаллом. , но некоторые металлы , например хром и марганец , могут образовывать оксикислоты, когда находятся в их наивысших степенях окисления . [3]
Когда оксикислоты нагреваются, многие из них диссоциируют на воду и ангидрид кислоты. В большинстве случаев такие ангидриды представляют собой оксиды неметаллов. Например, диоксид углерода CO 2 представляет собой ангидрид угольной кислоты H 2 CO 3 , а триоксид серы SO 3 представляет собой ангидрид серной кислоты H 2 SO 4 . Эти ангидриды быстро реагируют с водой и снова образуют оксикислоты. [4]
Многие органические кислоты , такие как карбоновые кислоты и фенолы , являются оксикислотами. [3] Их молекулярная структура, однако, намного сложнее, чем у неорганических оксикислот.
Наиболее часто встречающиеся кислоты - это оксикислоты. [3] Действительно, в 18 веке Лавуазье предположил, что все кислоты содержат кислород и что кислород вызывает их кислотность. Из-за этого он дал этому элементу название « оксигений» , производное от греческого и означающее «производитель кислоты» , которое до сих пор в более или менее измененной форме используется в большинстве языков. [5] Однако позже Хамфри Дэви показал, что так называемая соляная кислота не содержит кислорода, несмотря на то, что она является сильной кислотой; вместо этого это раствор хлористого водорода HCl. [6] Такие кислоты, которые не содержат кислород, в настоящее время известны как соляные кислоты.
Названия неорганических оксикислот
Многие неорганические оксикислоты традиционно называются названиями, оканчивающимися на слово кислота, которые также содержат в несколько измененной форме название элемента, который они содержат, помимо водорода и кислорода. Хорошо известными примерами таких кислот являются серная кислота , азотная кислота и фосфорная кислота .
Эта практика полностью устоялась, и ИЮПАК принял такие имена. В свете современной химической номенклатуры эта практика является исключением, поскольку систематические названия соединений формируются в соответствии с элементами, которые они содержат, и их молекулярной структурой, а не в соответствии с другими свойствами (например, кислотностью ), которыми они обладают. [7]
ИЮПАК, однако, не рекомендует называть будущие соединения, которые еще не открыты, названиями, оканчивающимися на слово кислота . [7] Действительно, кислоты можно назвать именами, образованными добавлением слова « водород» перед соответствующим анионом ; например, серную кислоту можно также назвать гидросульфатом (или дигидросульфатом ). [8] Фактически, полное систематическое название серной кислоты, согласно правилам ИЮПАК, будет дигидроксидодиоксидосульфур, а название сульфат-иона - тетраоксидосульфат (2-) , [9] Однако такие названия почти никогда не используются.
Однако один и тот же элемент может образовывать более одной кислоты при смешивании с водородом и кислородом. В таких случаях английская практика различения таких кислот заключается в использовании суффикса -ic в названии элемента в названии кислоты, содержащей большее количество атомов кислорода, и суффикса -ous в названии элемента в названии кислота, содержащая меньше атомов кислорода. Так, например, серная кислота - это H 2 SO 4 , а сернистая кислота - H 2 SO 3 . Аналогично, азотная кислота - это HNO 3 , а азотистая кислота - HNO 2 . Если существует более двух оксикислот, имеющих тот же элемент, что и центральный атом, то в некоторых случаях кислоты выделяются добавлением к их названиям префикса пер- или гипо- . Однако префикс per- используется только тогда, когда центральный атом является галогеном или элементом группы 7 . [8] Например, у хлора есть четыре следующие оксикислоты:
- хлорноватистая кислота HClO
- хлористая кислота HClO 2
- хлорная кислота HClO 3
- хлорная кислота HClO 4
Суффикс -ite встречается в названиях анионов и солей, производных от кислот, названия которых заканчиваются на суффикс -ous . С другой стороны, суффикс -ат встречается в названиях анионов и солей, производных от кислот, названия которых заканчиваются суффиксом -ic . Приставки гипо- и пер- встречаются в названиях анионов и солей; например ион ClO-
4называется перхлоратом . [8]
В некоторых случаях приставки орто- и пара- встречаются в названиях некоторых оксикислот и их производных анионов. В таких случаях паракислота - это то, что можно рассматривать как оставшуюся от орто- кислоты, если молекула воды отделена от молекулы орто- кислоты. Например, фосфорную кислоту H 3 PO 4 иногда называют ортофосфорной кислотой , чтобы отличить ее от метафосфорной кислоты HPO 3 . [8] Однако, согласно действующим правилам ИЮПАК , префикс орто- следует использовать только в названиях ортотеллуровой кислоты и ортопериодной кислоты и их соответствующих анионов и солей. [10]
Примеры
В следующей таблице формула и название аниона относятся к тому, что остается от кислоты, когда она теряет все свои атомы водорода в виде протонов. Однако многие из этих кислот являются полипротонными , и в таких случаях также существует один или несколько промежуточных анионов. К названию таких анионов добавляется префикс водород- (в старой номенклатуре bi- ) с цифровыми префиксами, если необходимо. Например, SO2-
4- сульфат- анион, HSO-
4, гидросульфатный (или бисульфатный) анион. Аналогично PO3-
4является фосфат , HPO2-
4гидрофосфат, а H
2PO-
4 дигидрофосфат.
Группа элементов | Элемент (центральный атом) | Состояние окисления | Кислотная формула | Кислотное название [8] [9] | Формула аниона | Имя аниона |
---|---|---|---|---|---|---|
6 | Хром | +6 | ЧАС 2CrO 4 | Хромовая кислота | CrO2- 4 | Хромат |
ЧАС 2Cr 2О 7 | Дихромовая кислота | Cr 2О2- 7 | Дихромат | |||
7 | Марганец | +7 | HMnO 4 | Пермангановая кислота | MnO- 4 | Перманганат |
+6 | ЧАС 2MnO 4 | Марганцевая кислота | MnO2- 4 | Манганат | ||
Технеций | +7 | HTcO 4 | Пертехнетиковая кислота | TcO- 4 | Пертехнетат | |
+6 | ЧАС 2TcO 4 | Технетическая кислота | TcO2- 4 | Technetate | ||
Рений | +7 | HReO 4 | Перреновая кислота | ReO- 4 | Перренат | |
+6 | ЧАС 2ReO 4 | Тетраоксореновая (VI) кислота | ReO2- 4 | Ренат (VI) | ||
+5 | HReO 3 | Триоксореновая (V) кислота | ReO- 3 | Триоксоргенат (V) | ||
ЧАС 3ReO 4 | Тетраоксореновая (V) кислота | ReO3- 4 | Тетраоксоргенат (V) | |||
ЧАС 4Re 2О 7 | Гептаоксодиреновая (V) кислота | Re 2О4- 7 | Дирхенат (V) | |||
8 | Утюг | +6 | H 2 FeO 4 | Железная кислота | FeO 4 2– | Феррат |
Рутений | +6 | H 2 RuO 4 | Рутеновая кислота | RuO 4 2– | Рутенат | |
+7 | HRuO 4 | Перрутеновая кислота | RuO 4 - | Перрутенат ( обратите внимание на разницу в использовании по сравнению с осмием ) | ||
+8 | H 2 RuO 5 | Гиперрутеновая кислота | HRuO 5 - | Гиперрутенат [11] | ||
Осмий | +6 | H 6 OsO 6 | Осмиевая кислота | H 4 OsO 6 2– | Осмат | |
+8 | H 4 OsO 6 | Перосмиевая кислота | H 2 OsO 6 2– | Перосмат ( обратите внимание на разницу в использовании по сравнению с рутением ) | ||
13 | Бор | +3 | ЧАС 3BO 3 | Борная кислота (ранее ортоборная кислота ) [10] | BO3- 3 | Борат (ранее ортоборат ) |
(HBO 2) п | Метаборная кислота | BO- 2 | Metaborate | |||
14 | Углерод | +4 | ЧАС 2CO 3 | Угольная кислота | CO2- 3 | Карбонат |
Кремний | +4 | ЧАС 4SiO 4 | Кремниевая кислота (ранее ортокремниевая кислота ) [10] | SiO4- 4 | Силикат (ранее ортосиликат ) | |
ЧАС 2SiO 3 | Метасиликоновая кислота | SiO2- 3 | Метасиликат | |||
14, 15 | Углерод, азот | +4, −3 | HOCN | Циановая кислота | OCN- | Цианат |
15 | Азот | +5 | HNO 3 | Азотная кислота | НЕТ- 3 | Нитрат |
HNO 4 | Пероксиназотная кислота | НЕТ- 4 | Пероксинитрат | |||
ЧАС 3НЕТ 4 | Ортонитриновая кислота | НЕТ3- 4 | Ортонитрат | |||
+3 | HNO 2 | Азотистая кислота | НЕТ- 2 | Нитриты | ||
HOONO | Пероксинизотистая кислота | OONO- | Пероксинитрит | |||
+2 | ЧАС 2НЕТ 2 | Нитроксиловая кислота | НЕТ2- 2 | Нитроксилат | ||
+1 | ЧАС 2N 2О 2 | Азотная кислота | N 2О2- 2 | Гипонитрит | ||
Фосфор | +5 | ЧАС 3PO 4 | Фосфорная кислота (ранее ортофосфорная кислота ) [10] | PO3- 4 | Фосфат (ортофосфат) | |
HPO 3 | Метафосфорная кислота | PO- 3 | Метафосфат | |||
ЧАС 4п 2О 7 | Пирофосфорная кислота (дифосфорная кислота) | п 2О4- 7 | Пирофосфат (дифосфат) | |||
ЧАС 3PO 5 | Пероксомонофосфорная кислота | PO3- 3 | Пероксомонофосфат | |||
+5, +3 | (HO) 2ПОПО (ОН) 2 | Дифосфорная (III, V) кислота | О 2Попу2- 2 | Дифосфат (III, V) | ||
+4 | (HO) 2OPPO (Огайо) 2 | Гипофосфорная кислота (дифосфорная (IV) кислота) | О 2OPPOO4- 2 | Гипофосфат (дифосфат (IV)) | ||
+3 | ЧАС 2PHO 3 | Фосфоновая кислота | PHO2- 3 | Фосфонат | ||
ЧАС 2п 2ЧАС 2О 5 | Дифосфоновая кислота | п 2ЧАС 2О5- 3 | Дифосфонат | |||
+1 | HPH 2О 2 | Фосфиновая кислота (гипофосфористая кислота) | PH 2О- 2 | Фосфинат (гипофосфит) | ||
Мышьяк | +5 | ЧАС 3AsO 4 | Мышьяковая кислота | AsO3- 4 | Арсенат | |
+3 | ЧАС 3AsO 3 | Мышьяковистая кислота | AsO3- 3 | Арсенит | ||
16 | Сера | +6 | ЧАС 2ТАК 4 | Серная кислота | ТАК2- 4 | Сульфат |
ЧАС 2S 2О 7 | Дисерная кислота | S 2О2- 7 | Дисульфат | |||
ЧАС 2ТАК 5 | Пероксомоносерная кислота | ТАК2- 5 | Пероксомоносульфат | |||
ЧАС 2S 2О 8 | Пероксодисерная кислота | S 2О2- 8 | Пероксодисульфат | |||
+5 | ЧАС 2S 2О 6 | Дитионовая кислота | S 2О2- 6 | Дитионат | ||
+5, 0 | ЧАС 2S ИксО 6 | Политионовые кислоты ( x = 3, 4 ...) | S ИксО2- 6 | Политионаты | ||
+4 | ЧАС 2ТАК 3 | Сернистая кислота | ТАК2- 3 | Сульфит | ||
ЧАС 2S 2О 5 | Сернистая кислота | S 2О2- 5 | Дисульфит | |||
+4, 0 | ЧАС 2S 2О 3 | Тиосерная кислота | S 2О2- 3 | Тиосульфат | ||
+3 | ЧАС 2S 2О 4 | Дитионовая кислота | S 2О2- 4 | Дитионит | ||
+3, −1 | ЧАС 2S 2О 2 | Тиосерная кислота | S 2О2- 2 | Тиосульфит | ||
+2 | ЧАС 2ТАК 2 | Сульфоновая кислота (гипосерная кислота) | ТАК2- 2 | Сульфоксилат (гипосульфит) | ||
+1 | ЧАС 2S 2О 2 | Дигидроксидисульфан | S 2О2- 2 | |||
0 | HSOH | Сульфеновая кислота | HSO- | Сульфинит | ||
Селен | +6 | ЧАС 2SeO 4 | Селеновая кислота | SeO2- 4 | Селенат | |
+4 | ЧАС 2SeO 3 | Селеновая кислота | SeO2- 3 | Селенит | ||
Теллур | +6 | ЧАС 2TeO 4 | Теллуровая кислота | TeO2- 4 | Теллурат | |
ЧАС 6TeO 6 | Ортотеллуровая кислота | TeO6- 6 | Ортотеллуратный | |||
+4 | ЧАС 2TeO 3 | Теллуристая кислота | TeO2- 3 | Теллурит | ||
17 | Хлор | +7 | HClO 4 | Хлорная кислота | ClO- 4 | Перхлорат |
+5 | HClO 3 | Хлорная кислота | ClO- 3 | Хлорат | ||
+3 | HClO 2 | Хлорноватистая кислота | ClO- 2 | Хлорит | ||
+1 | HClO | Хлорноватистая кислота | ClO- | Гипохлорит | ||
Бром | +7 | HBrO 4 | Пербромовая кислота | Братан- 4 | Пербромат | |
+5 | HBrO 3 | Бромная кислота | Братан- 3 | Бромат | ||
+3 | HBrO 2 | Бромистая кислота | Братан- 2 | Бромит | ||
+1 | HBrO | Гипобромистая кислота | Братан- | Гипобромит | ||
Йод | +7 | HIO 4 | Периодическая кислота | IO- 4 | Периодировать | |
ЧАС 5IO 6 | Ортопериодная кислота | IO5- 6 | Ортопериодат | |||
+5 | HIO 3 | Йодная кислота | IO- 3 | Йодат | ||
+1 | HIO | Гипоиодистая кислота | IO- | Гипойодит | ||
18 | Ксенон | +6 | H 2 XeO 4 | Ксениновая кислота | HXeO 4 - | Hydrogenxenate ( двухосновной xenate неизвестна ) |
+8 | H 4 XeO 6 | Перксеновая кислота | XeO 6 4– | Перксенат |
Источники
- Кивинен, Антти; Мякитие, Осмо (1988). Кемия (по-фински). Хельсинки, Финляндия: Отава. ISBN 951-1-10136-6.
- Номенклатура неорганических соединений, Рекомендации ИЮПАК 2005 г. (Красная книга 2005 г.) . Международный союз теоретической и прикладной химии. 2005. ISBN 0-85404-438-8.[ мертвая ссылка ]
- Отаван суури энциклопедия, том 2 (Сид-Харви) (на финском). Хельсинки, Финляндия: Отава. 1977. ISBN. 951-1-04170-3.
Смотрите также
- Сильная кислота
- Слабая кислота
- Электроотрицательность
- Гипогалогеновая кислота
- Оксокислота серы
Рекомендации
- ^ Химия, Международный союз теоретических и прикладных наук. Сборник химической терминологии ИЮПАК . iupac.org . ИЮПАК. DOI : 10.1351 / goldbook.O04374 .
- ^ Химия, Международный союз теоретических и прикладных наук. Сборник химической терминологии ИЮПАК . iupac.org . ИЮПАК. DOI : 10.1351 / goldbook.I02949 .
- ^ a b c d e f g Кивинен, Мякитие: Кемиа, стр. 202-203, глава = Happihapot
- ^ «Хапот». Отаван исо фокус, часть 2 (Эль-Ио) . Отава. 1973. с. 990. ISBN 951-1-00272-4.
- ^ Otavan Suuri Ensyklopedia, с. 1606, арт. Хаппи
- ^ Otavan Suuri Ensyklopedia, с. 1605, арт. Hapot ja emäxet
- ^ а б Красная книга 2005 г., с. 124, глава IR-8: Неорганические кислоты и производные
- ^ a b c d e Kivinen, Mäkitie: Kemia, p. 459-461, глава Kemian nimistö: Hapot
- ^ а б Красная книга 2005 г., стр. 129-132, стол ИР-8-1
- ^ а б в г Красная книга 2005 г., стр. 132, примечание а
- ^ Энциклопедия электрохимических источников энергии . Гарче, Юрген., Дайер, Крис К. Амстердам: Academic Press. 2009. с. 854. ISBN 978-0444527455. OCLC 656362152 .CS1 maint: другие ( ссылка )
Внешние ссылки
- Определение «оксокислоты» ИЮПАК (из Золотой книги )