Hidrácidos: características, nomenclatura, usos e exemplos

Os halogenetos de hidrogénio ácidos ou binários são compostos dissolvidos em água que compreendem de hidrogénio e um elemento não-metálico: halogenetos de hidrogénio. Sua fórmula química geral pode ser expressa como HX, onde H é o átomo de hidrogênio e X é o elemento não metálico.

X pode pertencer ao grupo 17, halogênios ou elementos do grupo 16 sem incluir oxigênio. Ao contrário dos oxácidos, os carboidratos não possuem oxigênio.Como os hidrácidos são compostos covalentes ou moleculares, a ligação HX deve ser considerada. Isso é de grande importância e define as características de cada hidrazida.

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Fonte: Gabriel Bolívar

O que pode ser dito sobre o link HX? Como pode ser visto na imagem acima, existe um momento de dipolo permanente das diferentes eletronegatividades entre H e X. Como X é geralmente mais eletronegativo que H, ele atrai sua nuvem eletrônica e termina com uma carga parcial negativa δ-.

Por outro lado, ao render parte de sua densidade eletrônica para X, termina com uma carga parcial positiva δ +. Quanto mais negativo δ-, mais rico em elétrons será X e maior será a deficiência eletrônica de H. Portanto, dependendo de qual elemento é X, uma hidrazida pode ser mais ou menos polar.

A imagem também mostra a estrutura dos hidrácidos. HX é uma molécula linear, que pode interagir com outra por uma de suas extremidades. Quanto mais HX polar, suas moléculas irão interagir com maior força ou afinidade. Como resultado, seus pontos de ebulição ou fusão aumentarão.

No entanto, as interações HX-HX permanecem fracas o suficiente para causar um hidrocida sólido. Portanto, sob condições de pressão e temperatura ambiente, são substâncias gasosas; com exceção da HF , que evapora acima de 20 ° C.

Porque Porque o HF é capaz de formar fortes ligações de hidrogênio . Enquanto os outros hidrácidos, cujos elementos não metálicos são menos eletronegativos, dificilmente podem estar na fase líquida abaixo de 0 ° C. O HCl , por exemplo, ferve a -85 ° C.

São ácidos ácidos substâncias ? A resposta está na carga parcial positiva δ + no átomo de hidrogênio. Se δ + é muito grande ou a ligação HX é muito fraca, então HX será um ácido forte; como é o caso de todos os hidrogênios do halogênio, uma vez que seus respectivos halogenetos são dissolvidos em água.

Caracteristicas

Física

-Visivelmente todos os hidrácidos são soluções transparentes, uma vez que os HXs são muito solúveis em água. Eles podem ter tons amarelados de acordo com as concentrações de HX dissolvido.

-Eles são fumantes, o que significa que emitem vapores densos, corrosivos e irritantes (alguns deles são até nauseantes). Isso ocorre porque as moléculas de HX são muito voláteis e interagem com o vapor de água do ambiente ao redor das soluções. Além disso, o HX em suas formas anidras são compostos gasosos.

-Hidrácidos são bons condutores de eletricidade. Embora os HX sejam espécies gasosas em condições atmosféricas, quando dissolvidos em água, liberam íons (H + X ), que permitem a passagem de corrente elétrica.

-Os seus pontos de ebulição são superiores aos das formas anidras. Ou seja, HX (ac), que denota o hidrocídio, ferve a temperaturas acima de HX (g). Por exemplo, cloreto de hidrogênio, HCl (g), ferve a -85 ° C, mas o ácido clorídrico, seu ácido clorídrico, em torno de 48 ° C.

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Porque Porque as moléculas gasosas do HX são cercadas pelas da água. Estas podem ocorrer simultaneamente dois tipos de interacções: ligação de hidrogénio, HX – H 2 O – HX, ou ião de solvatação, H 3 O + (aq) e X (aq). Este fato está diretamente relacionado às características químicas dos hidrácidos.

Química

Os hidrácidos são soluções muito ácidas, por isso têm prótons ácidos H 3 O + disponíveis para reagir com outras substâncias. De onde vem o H 3 O + ? Do átomo de hidrogênio com uma carga parcial positiva δ +, que se dissocia na água e acaba incorporando covalentemente em uma molécula de água:

HX (aq) + H 2 O (l) <=> X (aq) + H 3 O + (aq)

Observe que a equação corresponde a uma reação que estabelece um equilíbrio. Quando a formação de X (ac) + H 3 O + (ac) é altamente favorecida termodinamicamente, o HX libera seu próton ácido na água; e então isso, com H 3 O + como seu novo “veículo”, pode reagir com outro composto, mesmo que este último não seja uma base forte.

O exposto acima explica as características ácidas dos hidrácidos. É o caso de todos os HX dissolvidos em água; mas alguns geram soluções mais ácidas do que outros. A que se deve? As razões podem ser muito complicadas. Nem todo HX (ac) favorece o equilíbrio anterior para a direita, ou seja, para X (ac) + H 3 O + (ac).

Acidez

E a exceção é observada no ácido fluorídrico, HF (ac). O fluoreto é muito eletronegativo, portanto, diminui a distância do link HX, fortalecendo-o contra sua ruptura pela ação da água.

Da mesma forma, o link HF tem uma sobreposição muito melhor devido aos raios atômicos. Por outro lado, as ligações H-Cl, H-Br ou HI são mais fracas e tendem a se dissociar completamente na água, a ponto de romper com a balança descrita acima.

Isso ocorre porque os outros halogênios ou calcógenos (enxofre, por exemplo) têm raios atômicos maiores e, portanto, orbitais mais volumosos. Consequentemente, a ligação HX exibe uma sobreposição orbital mais fraca, pois X é maior, o que, por sua vez, tem um impacto na resistência do ácido quando em contato com a água.

Assim, a ordem decrescente de acidez para os hidrocarbonetos de halogênio é a seguinte: HF <HCl <HBr <HI. No entanto, o HF na sua forma anidra é o ácido mais forte de todos, com seus vapores sendo suficientes de sua solução aquosa para fazer do ácido fluorídrico uma substância terrivelmente ácida.

Nomenclatura

Forma anidra

Como são nomeados os hidrácidos? Em suas formas anidras, HX (g), eles devem ser mencionados como ditados por halogenetos de hidrogênio: adicionando o sufixo -uro no final de seus nomes.

Por exemplo, HI (g) consiste em um halogeneto (ou hidreto) formado por hidrogênio e iodo, portanto, seu nome é: iodeto de hidrogênio. Como os não-metais são geralmente mais eletronegativos que o hidrogênio, ele tem um número de oxidação +1. No NaH, por outro lado, o hidrogênio tem um número de oxidação de -1.

Esta é outra maneira indireta de diferenciar hidretos moleculares de halogênios ou halogenetos de hidrogênio de outros compostos.

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Quando o HX (g) entra em contato com a água, ele é representado como HX (ac) e, em seguida, o hidro-ácido está presente.

Em solução aquosa

Para nomear o hidrácido, HX (ac), o sufixo -uro de suas formas anidras deve ser substituído pelo sufixo -hidrico. E eles devem ser mencionados como ácidos em primeiro lugar. Assim, para o exemplo acima, HI (aq) é nomeado como: ácido iode água .

Como eles se formam?

Dissolução direta de halogenetos de hidrogênio

Os hidrácidos podem ser formados simplesmente dissolvendo seus halogenetos de hidrogênio correspondentes em água. Isso pode ser representado com a seguinte equação química:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) é muito solúvel em água, portanto, não há equilíbrio de solubilidade, ao contrário de sua dissociação iônica para liberar prótons ácidos.

No entanto, existe um método sintético preferido porque utiliza sais ou minerais como matéria-prima, dissolvendo-os a baixas temperaturas com ácidos fortes.

Dissolução de sais de não metais com ácidos

Se o sal de mesa, NaCl, for dissolvido com ácido sulfúrico concentrado, ocorre a seguinte reação:

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

O ácido sulfúrico doa um de seus prótons ácidos ao ânion Cl cloreto , convertendo-o em ácido clorídrico. A partir dessa mistura, pode-se escapar o cloreto de hidrogênio, o HCl (g), por ser muito volátil, principalmente se sua concentração na água for muito alta. O outro sal produzido é o ácido de sódio sulfato de NaHSO 4 .

Outra maneira de produzi-lo é substituir o ácido sulfúrico pelo ácido fosfórico concentrado:

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

O H 3 PO 4 reage da mesma maneira que o H 2 SO 4 , obtendo-se ácido clorídrico e de di-hidrogenofosfato de sódio. NaCl é a fonte do anião Cl , de modo que para sintetizar os sais hidro-halogenados ou outros minerais contendo F são necessários , Br , I , S 2- , etc.

Mas, o uso de H 2 SO 4 ou H 3 PO 4 dependem da força oxidativo. A H 2 SO 4 é um agente oxidante forte, a tal ponto que oxida mesmo Br e I com as suas formas moleculares Br 2 e I 2 ; o primeiro é um líquido avermelhado e o segundo um sólido púrpura. Portanto, o H 3 PO 4 representa a alternativa preferida em tais sínteses.

Usos

Produtos de limpeza e solventes

Os hidrácidos são essencialmente usados ​​para dissolver diferentes tipos de matéria. Isso ocorre porque são ácidos fortes e, com moderação, podem limpar qualquer superfície.

Seus prótons ácidos são adicionados aos compostos de impurezas ou sujeira, tornando-os solúveis no meio aquoso e sendo levados pela água.

Dependendo da natureza química da referida superfície, uma hidrazida ou outra pode ser usada. Por exemplo, o ácido fluorídrico não pode ser usado para limpar o vidro, pois os dissolveria no local. O ácido clorídrico é usado para remover manchas nos azulejos da piscina.

Eles também são capazes de dissolver rochas ou amostras sólidas, então usadas para fins analíticos ou de produção em escalas pequenas ou grandes. Na cromatografia de troca iônica, o ácido clorídrico diluído é usado para limpar a coluna dos íons restantes.

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Catalisadores ácidos

Algumas reações requerem soluções muito ácidas para acelerá-las e reduzir o tempo que ocorre. É aqui onde os hidrácidos entram.

Um exemplo disso é o uso de ácido iodídrico na síntese de ácido acético glacial. A indústria de petróleo também precisa dos hidrácidos nos processos da refinaria.

Reagentes para a síntese de compostos orgânicos e inorgânicos

Os hidrácidos não apenas fornecem prótons ácidos, mas também seus respectivos ânions. Esses ânions podem reagir com um composto orgânico ou inorgânico para formar um halogeneto específico. Dessa maneira, fluoretos, cloretos, iodetos, brometos, selenetos, sulfetos e outros compostos podem ser sintetizados.

Esses haletos podem ter aplicações muito diversas. Por exemplo, eles podem ser usados ​​para sintetizar polímeros, como o Teflon; ou intermediários, a partir dos quais os átomos de halogênio serão incorporados nas estruturas moleculares de certas drogas.

Suponhamos que a molécula CH 3 CH 2 OH, etanol reage com HCl para formar cloreto de etilo:

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

Cada uma dessas reações oculta um mecanismo e muitos aspectos que são considerados na síntese orgânica.

Exemplos

Não há muitos exemplos disponíveis para hidrácidos, uma vez que o número de possíveis compostos é naturalmente limitado. Por esse motivo, alguns hidrácidos adicionais estão listados abaixo com sua respectiva nomenclatura (a abreviação (ac) é ignorada):

HF, ácido fluorídrico

Cloridrato binário cujas moléculas de HF formam fortes ligações de hidrogênio, a ponto de que na água é um ácido fraco.

H 2 S, o sulfureto de hidrogénio

Ao contrário dos hidrácidos considerados até então, é poliatômico, ou seja, possui mais de dois átomos, no entanto, continua sendo binário, pois possui dois elementos: enxofre e hidrogênio.

Suas moléculas angulares de HSH não formam ligações apreciáveis ​​de hidrogênio e podem ser detectadas pelo cheiro característico de ovos podres.

HCl, ácido clorídrico

Um dos ácidos mais conhecidos na cultura popular. Mesmo, faz parte da composição do suco gástrico, presente no estômago, e junto com as enzimas digestivas degradam os alimentos.

HBr, ácido bromídrico

Como o ácido iodídrico, na fase gasosa é constituído por moléculas lineares de H-Br, que se dissociam nos íons H + (H 3 O + ) e Br quando entram na água.

H 2 Te, ácido telúrico

Embora o telúrio tenha um certo caráter metálico, seu hidrácido emite vapores desagradáveis ​​e extremamente venenosos, como o ácido selenídrico .

Como os outros hidrácidos de calcogeneto (do grupo 16 da tabela periódica), em solução produz o ânion Te 2- , então sua valência é -2.

Referências

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  2. Lúmen: Introdução à Química. Ácidos Binários Retirado de: courses.lumenlearning.com
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