- מאפיינים ותכונות של חמצן
- קבוצות הידרוקסיל
- אטום מרכזי
- גופרית עבור חומצה גופרתית
- חוזק חומצה
- כיצד נוצרים תחמוצות?
- דוגמאות הדרכה
- חומצות אוקסיד מתכות
- מִנוּחַ
- חישוב הערכיות
- תן שם לחומצה
- דוגמאות
- חומצות חמצון מקבוצת ההלוגנים
- VIA קבוצת תחמוצות
- חומצות חמצון בורון
- תחמוצות פחמן
- חומצות כרום
- תחמוצות סיליקון
- הפניות
Oxacid או oxoacid הנה חומצה משולשת המורכבת של מימן, חמצן אלמנט מתכתי המהווה אטום המרכזי שנקרא. בהתאם למספר אטומי החמצן, ולכן מצבי החמצון של היסוד הלא מתכתי, ניתן להיווצר חומצות חמצון שונות.
חומרים אלה אינם אורגניים גרידא; עם זאת, פחמן יכול ליצור את אחד החומצות החומצות הידועות ביותר: חומצה פחמית, H 2 CO 3 . כפי שהנוסחה הכימית שלה בלבד מדגימה, יש לה שלושה אטומי O, אחד C ושני H אטומים.
מקור: Pxhere
שני אטומי H של H 2 CO 3 משתחררים לסביבה כמו H + , מה שמסביר מאפיינים חומצי שלה. חימום תמיסה מימית של חומצה פחמנית יפטור גז.
גז זה הוא דו תחמוצת הפחמן, CO 2 , מולקולה אורגנית שמקורה בעירה של פחמימנים ונשימה תאית. אם CO 2 היו מוחזרים למיכל המים, H 2 CO 3 היה נוצר מחדש; לכן נוצרת חומצת אוקסו כאשר חומר מסוים מגיב עם מים.
תגובה זו לא נצפתה רק לגבי CO 2 , אלא עבור מולקולות קוולנטיות אורגניות אחרות הנקראות תחמוצות חומצות.
לחמצן יש מספר עצום של שימושים, שקשה לתאר באופן כללי. יישומו יהיה תלוי מאוד באטום המרכזי ובמספר החמצן.
ניתן להשתמש בהם מתרכובות לסינתזה של חומרים, דשנים וחומרי נפץ, למטרות אנליטיות או לייצור משקאות קלים; כמו עם חומצה פחמנית וחומצה זרחתית, H 3 PO 4 , המהווים חלק מהרכב המשקאות הללו.
מאפיינים ותכונות של חמצן
מקור: גבריאל בוליבר
קבוצות הידרוקסיל
נוסחה HEO גנרית לחמצני-חמצון מוצגת בתמונה למעלה. כפי שניתן לראות, יש בו מימן (H), חמצן (O) ואטום מרכזי (E); שבמקרה של חומצה פחמית, הוא פחמן, C.
מימן בחמצמצות מחובר לרוב אטום חמצן ולא לאטום המרכזי. חומצה זרחתית, H 3 PO 3 , מייצגת מקרה מסוים בו אחד ההידרוגנים קשור לאטום הזרחן; לפיכך, הנוסחה המבנית שלה מיוצגת בצורה הטובה ביותר כ- (OH) 2 OPH.
ואילו לגבי חומצה חנקנית, HNO 2 , יש לה עמוד שדרה HON = O, כך שיש לו קבוצת הידרוקסיל (OH) שמתנתקת ומשחררת מימן.
לכן אחד המאפיינים העיקריים של חמצן הוא לא רק שיש לו חמצן, אלא שהוא קיים גם כקבוצה OH.
מצד שני, בחלק מהחמצן יש מה שמכונה קבוצת אוקסו, E = O. במקרה של חומצה זרחתית, יש לה קבוצת אוקסו, P = O. הם חסרים אטומי H, ולכן הם "לא אחראים" לחומציות.
אטום מרכזי
האטום המרכזי (E) עשוי להיות אלמנט אלקטרונגטיבי או לא, תלוי במיקומו בגוש ה- p של הטבלה המחזורית. לעומת זאת, חמצן, אלמנט מעט יותר אלקטרונגטיבי מחנקן, מושך אלקטרונים מהקשר של OH; ובכך מאפשר שחרורו של יון H + .
לפיכך E מקושר לקבוצות OH. כאשר משתחרר יון H + , מתרחשת היינון של החומצה; כלומר היא רוכשת מטען חשמלי, שבמקרה שלילי. חמצן יכול לשחרר כמה שיותר יוני H + כמו שיש קבוצות OH במבנה שלו; וככל שיש יותר, כך המטען השלילי גדול יותר.
גופרית עבור חומצה גופרתית
חומצה גופרתית, פוליפרוטית, היא בעלת הנוסחה המולקולרית H 2 SO 4 . ניתן לכתוב נוסחה זו באופן הבא: (OH) 2 SO 2 , כדי להדגיש כי לחומצה גופרתית יש שתי קבוצות הידרוקסיל המחוברות לגופרית, האטום המרכזי שלה.
התגובות של היינון שלה הן:
H 2 SO 4 => H + + HSO 4 -
ואז ה- H + השני משתחרר מקבוצת ה- OH הנותרת, לאט יותר עד שניתן ליצור שיווי משקל:
HSO 4 - <=> H + + SO 4 2–
הניתוק השני קשה יותר מהראשון, מכיוון שיש להפריד מטען חיובי (H + ) ממטען שלילי כפליים (SO 4 2- ).
חוזק חומצה
חוזקם של כמעט כל החמצצנים שיש להם אותו אטום מרכזי (לא מתכת) עולה עם העלייה במצב החמצון של היסוד המרכזי; אשר בתורו קשור ישירות לעלייה במספר אטומי החמצן.
לדוגמה, מוצגות שלוש סדרות של חומצות חמצון שכוחות החומציות שלהן מסודרות מהפחות לגדולות ביותר:
H 2 SO 3 <H 2 SO 4
HNO 2 <HNO 3
HClO <HClO 2 <HClO 3 <HClO 4
ברוב החמצצנים שיש להם אלמנטים שונים עם אותו מצב חמצון, אך הם שייכים לאותה קבוצה בטבלה המחזורית, חוזק החומציות עולה ישירות עם האלקטרוניטיביות של האטום המרכזי:
H 2 SeO 3 <H 2 SO 3
H 3 PO 4 <HNO 3
HBrO 4 <HClO 4
כיצד נוצרים תחמוצות?
כאמור בהתחלה, תחמוצות נוצרות כאשר חומרים מסוימים, הנקראים תחמוצות חומציות, מגיבים עם מים. זה יוסבר באמצעות אותה דוגמה לחומצה פחמית.
CO 2 + H 2 O <=> H 2 CO 3
תחמוצת חומצה + מים => חמצן
מה שקורה הוא שמולקולת H 2 O נקשרת באופן קוואליאלי עם מולקולת CO 2 . אם המים מוסרים על ידי חום, שיווי המשקל עובר להתחדשות של CO 2 ; כלומר, סודה חמה תאבד את תחושת התוססת מוקדם יותר מזו קרה.
מצד שני, תחמוצות חומציות נוצרות כאשר יסוד לא מתכתי מגיב עם מים; אם כי ליתר דיוק, כאשר היסוד המגיב יוצר תחמוצת בעלת אופי קוולנטי, שפירוקו במים מייצר יוני H + .
כבר נאמר כי יוני H + הם תוצר של יינון החמצמצון שנוצר.
דוגמאות הדרכה
תחמוצת כלור, Cl 2 O 5 , מגיבה עם מים לתת חומצה כלורית:
Cl 2 O 5 + H 2 O => HClO 3
תחמוצת הגופרית , SO 3 , מגיבה עם מים ליצירת חומצה גופרתית:
SO 3 + H 2 O => H 2 SO 4
ותחמוצת מחזור, I 2 O 7 , מגיבה עם מים ליצירת חומצה תקופתית:
I 2 O 7 + H 2 O => HIO 4
בנוסף למנגנונים הקלאסיים הללו ליצירת חמצן, יש תגובות אחרות עם אותה מטרה.
לדוגמה, טריכלוריד זרחן, PCl 3 , מגיב עם מים לייצור חומצה זרחתית, חומצה אוקסידית, וחומצה הידרוכלורית, חומצה הידרואלית.
PCl 3 + 3H 2 O => H 3 PO 3 + HCl
ו- pentachloride זרחן, PCl 5 , מגיב עם מים כדי לתת חומצה זרחתית וחומצה הידרוכלורית.
PCl 5 + 4 H 2 O => H 3 PO 4 + HCl
חומצות אוקסיד מתכות
יש מתכות מעבר שיוצרות תחמוצות חומציות, כלומר הן מתמוססות במים כדי לתת תחמוצות.
הדוגמאות הנפוצות ביותר הן תחמוצת מנגן (VII) (מים נטולי מים פרמנגניים) Mn 2 O 7 ותחמוצת כרום (VI).
Mn 2 O 7 + H 2 O => HMnO 4 (חומצה פרמנגנית )
CrO 3 + H 2 O => H 2 CrO 4 (חומצה כרומית)
מִנוּחַ
חישוב הערכיות
כדי לתת שם נכון לחומצה, עלינו להתחיל בקביעת מספר הערך או החמצון של האטום המרכזי E. החל מהנוסחה הגנרית HEO, נלקח בחשבון את הדברים הבאים:
-O יש ערך -2
הערך של ה- H הוא +1
עם זה בחשבון, HEO החמצני הוא ניטרלי, כך שסכום מטעני הערכים חייב להיות שווה לאפס. לפיכך, יש לנו את הסכום האלגברי הבא:
-2 + 1 + E = 0
E = 1
לכן הערכיות של E היא +1.
אז עלינו לפנות לערכים האפשריים שיכולים להיות ל- E. אם הערכים +1, +3 ו- +4 הם בין הערכים שלה, E אז "עובד" בערכיות הנמוכה ביותר.
תן שם לחומצה
לשם שם HEO, אתה מתחיל לקרוא לזה חומצה, ואחריו את השם E עם הסיומות --ico, אם אתה עובד בערכיות הגבוהה ביותר, או –oso, אם אתה עובד עם הערך הנמוך ביותר. כשיש שלושה או יותר, הקידומות היפו ו- per משמשים להתייחס לערכים הקטנים והגדולים ביותר.
לפיכך, HEO ייקרא:
היפו חומצה (E שם) דוב
מכיוון ש -1+ הוא הקטן מבין שלושת הערכים שלו. ואם זה היה HEO 2 , אז היה ל- E ערך 3 + ויקרא :
דוב חומצה (E)
ובאותה דרך עבור HEO 3 , כאשר E עובד בערכיות +5:
חומצה (שם E) ico
דוגמאות
להלן סדרה של תחמוצות עם שמות המין שלהם.
חומצות חמצון מקבוצת ההלוגנים
הלוגנים מתערבים על ידי יצירת אוקסידיים עם הערכים +1, +3, +5 ו- +7. כלור, ברום ויוד יכולים ליצור 4 סוגים של חומצות חמצון המתאימות לערכים אלה. אך החומצה החמוצה היחידה שהופקה מפלואור היא חומצה היפפלואורו (HOF), שהיא לא יציבה.
כאשר חמצן מהקבוצה משתמש בערכיות +1, הוא נקרא כך: חומצה היפוכלורית (HClO); חומצה היפוברומית (HBrO); חומצה היפודיודית (HIO); חומצה hypofluoro (HOF).
עם הערכיות +3 לא משתמשים בקידומת ורק משתמשים בדוב הסיומת. יש את החומצות כלוריות (HClO 2 ), ברום (HBrO 2 ), ויוד (HIO 2 ).
בערכיות +5 לא משתמשים בקידומת ורק משתמשים בסיומת ico. יש חומצות כלוריות (HClO 3 ), ברומיות (HBrO 3 ) ויודיות (HIO 3 ).
כאשר בעבודה עם הערך +7 משתמשים בקידומת לכל והסיומת ico. ישנן חומצות פרכלוריות (HClO 4 ), פרברומיות (HBrO 4 ) ומחזוריות (HIO 4 ).
VIA קבוצת תחמוצות
לאלמנטים הלא-מטאלים בקבוצה זו יש את הערכים הנפוצים ביותר -2, +2, +4 ו- +6, ויוצרים שלושה תחמוצות בתגובות הידועות ביותר.
עם הערכיות +2 משתמשים בשיהוק הקידומת ודוב הסיומת. ישנן חומצות hyposulfurous (H 2 SO 2 ), hyposelenious (H 2 SEO 2 ) ו hypotelurous (H 2 טאו 2 ).
עם הערכיות +4 לא משתמשים בקידומת ושימוש בדוב הסיומת. ישנן חומצות גופרית (H 2 SO 3 ), selenious (H 2 SEO 3 ) ו tellurous (H 2 טאו 3 ).
וכאשר הם עובדים בערכיות + 6, לא משתמשים בקידומת ושימוש בסיומת ico. ישנן חומצות גופרתית (H 2 SO 4 ), סילינית (H 2 SEO 4 ) ו telluric (H 2 טאו 4 ).
חומצות חמצון בורון
בורון בעל ערך של +3. ישנן חומצות מטבוליות (HBO 2 ), פירובוריות (H 4 B 2 O 5 ) ואורתובוריות (H 3 BO 3 ). ההבדל הוא במספר המים המגיבים עם תחמוצת בור.
תחמוצות פחמן
לפחמן יש עמידות +2 ו- +4. דוגמאות: עם Valence +2, חומצה פחמנית (H 2 CO 2 ), ועם Valence +4, חומצה פחמנית (H 2 CO 3 ).
חומצות כרום
לכרום יש ערכים +2, +4 ו- +6. דוגמאות: עם ערכיות 2, חומצה היפוכרומית (H 2 CrO 2 ); עם ערכיות 4, חומצה כרומית (H 2 CrO 3 ); ובעזרת 6, חומצה כרומית (H 2 CrO 4 ).
תחמוצות סיליקון
לסיליקון יש ערכים -4, +2 ו- +4. יש לך את החומצה המטילית (H 2 SiO 3 ) ואת החומצה הפירוסילית (H 4 SiO 4 ). שימו לב שבשניהם, ל- Si יש ערכיות של +4, אך ההבדל נעוץ במספר מולקולות המים שהגיבו עם תחמוצת החומצה שלה.
הפניות
- וויטן, דייויס, פק וסטנלי. (2008). כִּימִיָה. (מהדורה 8). לימוד CENGAGE.
- עוֹרֵך. (6 במרץ, 2012). ניסוח ונונומקלציה של חמצן. התאושש מ: si-educa.net
- ויקיפדיה. (2018). חמצן. התאושש מ: en.wikipedia.org
- סטיבן ס. זומדל. (2019). חמצן. אנציקלופדיה בריטניקה. התאושש מ: britannica.com
- הלמנסטין, אן מארי, דוקטורט. (31 בינואר 2018). תרכובות אוקסו-חומצות נפוצות. התאושש מ: thoughtco.com