оксикислота
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( март 2016 г. ) |
Оксикислота оксокислота , , или тройная кислота — это кислота содержащая 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 H. + катион и анион кислоты. [ 1 ]
Описание
[ редактировать ]Согласно первоначальной теории Лавуазье , все кислоты содержали кислород, который получил название от греческого ὀξύς ( оксис : кислота, острый) и корня -γενής ( -гены : создатель). Позже было обнаружено, что некоторые кислоты, особенно соляная кислота , не содержат кислорода, и поэтому кислоты были разделены на оксокислоты и эти новые гидрокислоты .
Во всех оксикислотах кислый водород связан с атомом кислорода, поэтому прочность связи (длина) не имеет значения, как в случае бинарных гидридов неметаллов. Скорее, электроотрицательность центрального атома и количество атомов кислорода определяют кислотность оксикислоты. Для оксикислот с одним и тем же центральным атомом сила кислоты увеличивается с увеличением количества присоединенных к ней атомов кислорода. При одинаковом числе присоединенных к ней атомов кислорода сила кислоты увеличивается с увеличением электроотрицательности центрального атома.
По сравнению с солями их депротонированных форм (класс соединений, известных как 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 чистой форме. 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 H 2 Cr 2 O 7 ). CO 2 ), (2) они могут диспропорционировать одному соединению с более высокой и другому с более низкой степенью окисления (например, HClO 2 до HClO и HClO 3 ), или (3) они могут существовать почти полностью в другой, более стабильной таутомерной форме ( 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 ) представляют собой несколько распространенных оксикислот, которые относительно легко получить в виде чистых веществ.
Имидовые кислоты создаются путем замены =O на =NR в оксикислоте. [ 2 ]
Характеристики
[ редактировать ]Молекула оксикислоты имеет структуру X-O-H, где к центральному атому X могут быть присоединены другие атомы или группы атомов. В растворе такая молекула может диссоциировать на ионы двумя различными способами:
- Икс-О-Н ⇄ (Х-О) − + Ч +
- X−O−H ⇄ X + + ОН − [ 3 ]
Если центральный атом X сильно электроотрицательен , то он сильно притягивает электроны атома кислорода. В этом случае связь между атомами кислорода и водорода слабая, и соединение легко ионизируется по способу первого из двух приведенных выше химических уравнений . В данном случае соединение XOH является кислотой, поскольку оно выделяет протон , то есть ион водорода. Например, азот , сера и хлор — сильно электроотрицательные элементы, поэтому азотная кислота , серная кислота и хлорная кислота — сильные кислоты .
Если же электроотрицательность X мала, то соединение диссоциирует на ионы согласно последнему химическому уравнению, 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 распространенных оксооснований, таких как гидроксид натрия, хотя и сильно основные в воде, являются лишь умеренно основными по сравнению с другими основаниями. Например, рКа сопряженной кислоты гидроксида натрия , воды , составляет 14,0, а 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 взаимодействии с основаниями , а во втором случае при взаимодействии с кислотами. Примеры этого включают алифатические спирты , такие как этанол . [ 3 ]
Неорганические оксикислоты обычно имеют химическую формулу типа H m XO n , где X — атом, действующий как центральный атом , тогда как параметры m и n зависят от степени окисления элемента X. В большинстве случаев элемент X представляет собой неметалл. , но некоторые металлы , например хром и марганец , могут образовывать оксикислоты , находясь в самых высоких степенях окисления . [ 3 ]
При нагревании оксикислот 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 ] Однако их молекулярная структура гораздо сложнее, чем у неорганических оксикислот.
Большинство часто встречающихся кислот являются оксикислотами. [ 3 ] Действительно, еще в XVIII веке Лавуазье предположил, что все кислоты содержат кислород и именно кислород вызывает их кислотность. Из-за этого он дал этому элементу название « оксиксиний» , происходящее от греческого языка и означающее «производитель кислоты» , которое до сих пор, в более или менее измененной форме, используется в большинстве языков. [ 5 ] Однако позже Гемфри 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 гидрокислоты.
Названия неорганических оксикислот
[ редактировать ]Многие неорганические оксикислоты традиционно называются названиями, оканчивающимися на слово « кислота» и 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 названия. В свете действующей химической номенклатуры эта практика является исключением, поскольку систематические названия соединений образуются в зависимости от содержащихся в них элементов и их молекулярной структуры, а не по другим свойствам (например, кислотности ), которыми они обладают. [ 7 ]
ИЮПАК, однако, не рекомендует называть будущие соединения, еще не открытые, названиями, оканчивающимися на слово кислота . [ 7 ] Действительно, кислоты можно называть именами, образованными добавлением слова «водород» перед соответствующим анионом ; например, серную кислоту с таким же успехом можно было бы назвать гидросульфатом (или дигидросульфатом ). [ 8 ] Фактически, полностью систематическое название серной кислоты, согласно правилам ИЮПАК, будет дигидроксидиоксидосера , а сульфат-иона - тетраоксидосульфат(2-) . [ 9 ] Однако такие имена почти никогда не используются.
Однако один и тот же элемент может образовывать более одной кислоты при соединении с водородом и кислородом. В таких случаях английская практика для различения таких кислот заключается в использовании суффикса -ic в названии элемента в названии кислоты, содержащей больше атомов кислорода, и суффикса -ous в названии элемента в названии кислоты. 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 имеется более двух оксикислот, имеющих один и тот же элемент в качестве центрального атома, то в некоторых случаях кислоты выделяют добавлением приставки пер- или гипо- к их названиям . Однако приставка пер- используется только в том случае, если центральным атомом является галоген или элемент 7-й группы . [ 8 ] Например, хлор имеет четыре следующие оксикислоты:
- хлорноватистая кислота HClO
- хлорноватая кислота HClO 2
- хлорная кислота HClO 3
- хлорная кислота HClO 4
Некоторые элементарные атомы могут существовать в достаточно высокой степени окисления, поэтому они могут содержать на один атом кислорода с двойной связью больше, чем пергалиновые кислоты. В этом случае всем кислотам, относящимся к такому элементу, присваивается приставка гипер- . В настоящее время единственной известной кислотой с этой приставкой является гиперрутеновая кислота H 2 RuO 5 .
Суффикс -ит встречается в названиях анионов и солей, полученных из кислот, названия которых заканчиваются суффиксом -ous . С другой стороны, суффикс -ate встречается в названиях анионов и солей, полученных из кислот, названия которых заканчиваются суффиксом -ic . Приставки гипо- и пер- встречаются в названиях анионов и солей; например ион ClO −
4 называется 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 считать остатком ортокислоты, если молекула воды отделяется от молекулы ортокислоты . 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 , а также их соответствующих анионов и солей. [ 10 ]
Примеры
[ редактировать ]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. префикс водород- (в старой номенклатуре би- К названиям таких анионов добавляется ) с цифровыми префиксами , если это необходимо. Например, СО 2−
4 – сульфат- анион, HSO −
4 – гидросульфат (или бисульфат) анион. Аналогично, ПО 3−
4 — фосфат , HPO 2−
4 представляет собой гидрофосфат, а H
2 ПО −
4 – дигидрофосфат.
| элементов Группа | Элемент (центральный атом) | Степень окисления | Формула кислоты | Название кислоты [ 8 ] [ 9 ] | Анионная формула | Название аниона |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 | Хром | +6 | ЧАС 2 КрО 4 |
Хромовая кислота | КрО 2− 4 |
Хромат |
| ЧАС 2 Кр 22О 7 |
Дихромовая кислота | Кр 22О 2− 7 |
Дихромат | |||
| 7 | Марганец | +7 | HMnO 4 |
Пермангановая кислота | MnO − 4 |
Перманганат |
| +6 | ЧАС 2 МnО 4 |
Марганцовая кислота | MnO 2− 4 |
манганат | ||
| Технеций | +7 | HTcO 4 |
Пертехнетовая кислота | ТсО − 4 |
Пертехнетат | |
| +6 | ЧАС 2 ТсО 4 |
Технетическая кислота | ТсО 2− 4 |
Технетат | ||
| Рений | +7 | HReO 4 |
перреновая кислота | РеО − 4 |
перренат | |
| +6 | ЧАС 2 РеО 4 |
Тетраоксореновая(VI) кислота | РеО 2− 4 |
Ренат(VI) | ||
| +5 | HReO 3 |
Триоксореновая(V) кислота | РеО − 3 |
Триоксоренат(V) | ||
| ЧАС 33ReO 4 |
Тетраоксореновая(V) кислота | РеО 3− 4 |
Тетраоксоренат(V) | |||
| ЧАС 4 Ре 22О 7 |
Гептаоксодиреновая(V) кислота | Ре 22О 4− 7 |
Диренат(V) | |||
| 8 | Железо | +6 | Н 2 FeO 4 | Железная кислота | ФеО 4 2– | Виа Ферратас |
| Рутений | +6 | Н 2 РуО 4 | Рутеновая кислота | RuOРуО4 2– | Рутенат | |
| +7 | ХРУО 4 | Перрутеновая кислота | RuOРуО4 – | Перрутенат ( обратите внимание на разницу в использовании по сравнению с осмием ) | ||
| +8 | Н 2 РуО 5 | Гиперрутеновая кислота | ХРУО 5 – | Гиперрутенат [ 11 ] | ||
| Осмий | +6 | Н 6 ОсО 6 | Осмиевая кислота | Н 4 ОсО 6 2– | Осмате | |
| +8 | Н 4 ОсО 6 | Перосминовая кислота | Н 2 ОсО 6 2– | Перосмат ( обратите внимание на разницу в использовании по сравнению с рутением ) | ||
| 13 | Бор | +3 | ЧАС 33БО 3 |
Борная кислота (ранее ортоборная кислота ) [ 10 ] |
БО 3− 3 |
Борат (ранее ортоборатный ) |
| (ГБО 2 ) н |
Метаборная кислота | БО − 2 |
Метаборат | |||
| 14 | Углерод | +4 | ЧАС 22 3 |
Угольная кислота | СО 2− 3 |
Карбонат |
| Кремний | +4 | ЧАС 4 SiO 4 |
Кремниевая кислота (ранее ортокремниевая кислота ) [ 10 ] |
Это не 4− 4 |
Силикат (ранее ортосиликат ) | |
| ЧАС 2 СиО 3 |
Метакремниевая кислота | Это не 2− 3 |
Метасиликат | |||
| 14, 15 | Углерод, азот | +4, −3 | НОСН | Циановая кислота | ОКН − |
Цианат |
| 15 | Азот | +5 | ХНО 3 |
Азотная кислота | НЕТ − 3 |
Нитрат |
| ХНО 4 |
Пероксиазотная кислота | НЕТ − 4 |
Пероксинитрат | |||
| ЧАС 3 НЕТ 4 |
Ортонитровая кислота | НЕТ 3− 4 |
Ортонитрат | |||
| +3 | ХНО 2 |
Азотистая кислота | НЕТ − 2 |
Нитрит | ||
| РЕМОНТ | Пероксиазотистая кислота | ШЕСТЬ − |
Пероксинитрит | |||
| +2 | ЧАС 2 НЕТ 2 |
Нитроксиловая кислота | НЕТ 2− 2 |
Нитроксилат | ||
| +1 | ЧАС 2 Н 22О 2 |
Гипонитистая кислота | Н 22О 2− 2 |
Гипонитрит | ||
| Фосфор | +5 | ЧАС 3 НОЧИ 4 |
Фосфорная кислота (ранее ортофосфорная кислота ) [ 10 ] |
PO 3− 4 |
Фосфат (ортофосфат) | |
| ГПО 3 |
Метафосфорная кислота | PO − 3 |
Метафосфат | |||
| ЧАС 4 П 22О 7 |
Пирофосфорная кислота (дифосфорная кислота) |
П 22О 4− 7 |
Пирофосфат (дифосфат) | |||
| ЧАС 3 НОЧИ 5 |
Пероксомонофосфорная кислота | PO 3− 3 |
Пероксомонофосфат | |||
| +5, +3 | (К) 2 ПОПО(ОН) 2 |
Дифосфорная(III,V) кислота | ТО 2 ПОПОО 2− 2 |
Дифосфат(III,V) | ||
| +4 | (К) 2 ОППО (Огайо) 2 |
Гипофосфорная кислота (дифосфорная(IV) кислота) |
ТО 2 ОППОО 4− 2 |
Гипофосфат (дифосфат(IV)) | ||
| +3 | ЧАС 2 ФО 3 |
фосфоновая кислота | ФО 2− 3 |
фосфонат | ||
| ЧАС 2 П 22Ч 22О 5 |
Дифосфоновая кислота | П 22Ч 22О 5− 3 |
дифосфонат | |||
| +1 | ПВД 22О 2 |
Фосфиновая кислота (гипофосфористая кислота) | PH 22О − 2 |
Фосфинат (гипофосфит) | ||
| Мышьяк | +5 | ЧАС 33AsO 4 |
Мышьяковая кислота | День 3− 4 |
Арсенат | |
| +3 | ЧАС 33AsO 3 |
Мышьяковистая кислота | День 3− 3 |
Арсенит | ||
| 16 | сера | +6 | ЧАС 2 ТАК 4 |
Серная кислота | ТАК 2− 4 |
Сульфат |
| ЧАС 2 С 22О 7 |
Дисерная кислота | С 22О 2− 7 |
дисульфат | |||
| ЧАС 2 ТАК 5 |
Пероксомоносерная кислота | ТАК 2− 5 |
Пероксомоносульфат | |||
| ЧАС 2 С 22О 8 |
Пероксодисерная кислота | С 22О 2− 8 |
Пероксодисульфат | |||
| +5 | ЧАС 2 С 22О 6 |
Дитионовая кислота | С 22О 2− 6 |
дитионат | ||
| +5, 0 | ЧАС 2 С х О 6 |
Политионовые кислоты ( х = 3, 4...) |
С х О 2− 6 |
Политионаты | ||
| +4 | ЧАС 2 ТАК 3 |
Сернистая кислота | ТАК 2− 3 |
Сульфит | ||
| ЧАС 2 С 22О 5 |
Сернистая кислота | С 22О 2− 5 |
Дисульфит | |||
| +4, 0 | ЧАС 2 С 22О 3 |
Тиосерная кислота | С 22О 2− 3 |
Тиосульфат | ||
| +3 | ЧАС 2 С 22О 4 |
Дитионовая кислота | С 22О 2− 4 |
Дитионит | ||
| +3, −1 | ХОШОШ | Тиосернистая кислота | КОСТЬ 2− |
Тиосульфит | ||
| +2 | ЧАС 2 ТАК 2 |
Сульфоксиловая кислота (гипосернистая кислота) | ТАК 2− 2 |
Сульфоксилат (гипосульфит) | ||
| +1 | ХОССОХ | Дигидроксидисульфан | КОСТЬ 2− |
Дисульфандиолат [ 12 ] | ||
| 0 | HSOH | Сульфеновая кислота | HSO − |
Сульфиниты | ||
| Селен | +6 | ЧАС 2 СЕО 4 |
Селеновая кислота | Это 2− 4 |
Селенат | |
| +4 | ЧАС 2 СЕО 3 |
Селенистая кислота | Это 2− 3 |
Селенит | ||
| Теллур | +6 | ЧАС 2 ТеО 4 |
Теллуровая кислота | ТеО 2− 4 |
Теллурат | |
| ЧАС 6 ТеО 6 |
Ортотеллуриновая кислота | ТеО 6− 6 |
Ортотеллюрат | |||
| +4 | ЧАС 2 ТеО 3 |
Теллуровая кислота | ТеО 2− 3 |
Теллурит | ||
| 17 | хлор | +7 | HClO 4 |
Хлорная кислота | ClO − 4 |
Перхлорат |
| +5 | HClO 3 |
Хлорная кислота | ClO − 3 |
хлорат | ||
| +3 | HClO 2 |
Хлористая кислота | ClO − 2 |
Хлорит | ||
| +1 | HClO | Хлорноватистая кислота | ClO − |
Гипохлорит | ||
| Бром | +7 | HBrO 4 |
Бромовая кислота | Братан − 4 |
Пербромат | |
| +5 | HBrO 3 |
Бромовая кислота | Братан − 3 |
Бромат | ||
| +3 | HBrO 2 |
Бромистая кислота | Братан − 2 |
Бромит | ||
| +1 | HBrO | Гипобромистая кислота | Братан − |
Гипобромит | ||
| Йод | +7 | ЧТО 4 |
Периодическая кислота | ИО − 4 |
Периодат | |
| ЧАС 5 ИО 6 |
Ортопериодная кислота | ИО 5− 6 |
Ортопериодат | |||
| +5 | ЧТО 3 |
Йодовая кислота | ИО − 3 |
Йодат | ||
| +1 | ЧТО | Гипоиодистая кислота | ИО − |
Гипойодит | ||
| 18 | Ксенон | +6 | Н 2 КсеО 4 | Ксеновая кислота | HXeO 4 – | Гидрогенксенат ( двухосновный ксенат неизвестен ) |
| +8 | Н 4 КсеО 6 | Перксеновая кислота | КсеО 6 4– | перксенат |
Источники
[ редактировать ]- Кивинен, Антти; Мякитие, Осмо (1988). Химия (на финском языке). 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 ]
- Большая энциклопедия Отавы, том 2 (Сид-Харви) (на финском языке). Хельсинки, Финляндия: Отава. 1977. ISBN 951-1-04170-3 .
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Химия, Международный союз теоретической и прикладной химии. Сборник химической терминологии ИЮПАК . ИЮПАК. дои : 10.1351/goldbook.O04374 .
- ^ Химия, Международный союз теоретической и прикладной химии. Сборник химической терминологии ИЮПАК . ИЮПАК. дои : 10.1351/goldbook.I02949 .
- ^ Перейти обратно: а б с д и ж г Кивинен, Мякитие: Кемия, стр. 202-203, глава = Хэппихапот.
- ^ «Кислоты». Отава исо Фокус, Часть 2 (Эль-Ио) . Большая Медведица. 1973. стр. 990. ISBN. 951-1-00272-4 .
- ^ Большая энциклопедия Отавы, стр. 1606, арт. Кислород
- ^ Большая энциклопедия Отавы, стр. 1605, арт. Кислоты и основания
- ^ Перейти обратно: а б Красная книга 2005, с. 124, глава IR-8: Неорганические кислоты и производные.
- ^ Перейти обратно: а б с д и Кивинен, Мякитие: Кемия, стр. 459-461, глава Химическая номенклатура: Кислоты.
- ^ Перейти обратно: а б Красная книга 2005, с. 129-132, таблица ИР-8-1
- ^ Перейти обратно: а б с д Красная книга 2005, с. 132, обратите внимание
- ^ Энциклопедия электрохимических источников энергии . Гарче, Юрген, Дайер, Крис К. Амстердам: Academic Press. 2009. с. 854. ИСБН 978-0444527455 . OCLC 656362152 .
{{cite book}}: CS1 maint: другие ( ссылка ) - ^ «CSID:7827570 | O2S2 | ChemSpider» . www.chemspider.com . Проверено 1 января 2023 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]- Определение «оксокислоты» ИЮПАК (из Золотой книги )