Оксикислота

Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . Пожалуйста, помогите улучшить эту статью , добавив цитаты из надежных источников . Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. Найти источники:  «Oxyacid»  -  новости  · газеты  · книги  · ученый  · JSTOR ( март 2016 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения )

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 [ править ]

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 бинарных гидридов 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, HClO ₂ в 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 как фосфоновая кислота HP (= O) (OH) ₂ ). Тем не менее, хлорная кислота (HClO ₄ ), серная кислота (H ₂ SO ₄ ) и азотная кислота (HNO ₃ ) представляют собой несколько распространенных оксикислот, которые относительно легко получить в виде чистых веществ.

Имидные кислоты создаются заменой = O на = NR в оксикислоте. ^[2]

Свойства [ править ]

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 основны в воде, являются лишь умеренно основными по сравнению с другими основаниями. Например, pKa сопряженной кислоты гидроксида натрия и 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, не содержащие кислорода, в настоящее время известны как соляные кислоты.

Названия неорганических оксикислот [ править ]

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 [ править ]

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, SO^2-
₄- сульфат- анион, HSO^-
₄, гидросульфатный (или бисульфатный) анион. Аналогично PO^3-
₄является фосфат , HPO^2-
₄гидрофосфат, а H
₂PO^-
₄ дигидрофосфат.

Источники [ править ]

• 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.

См. Также [ править ]

• Сильная кислота
• Слабая кислота
• Электроотрицательность
• Гипогалогеновая кислота
• Оксокислота серы

Ссылки [ править ]

Внешние ссылки [ править ]

• Определение «оксокислоты» ИЮПАК (из Золотой книги )