Kyslíkaté kyseliny
Author
Albert FloresKyslíkaté kyseliny neboli oxokyseliny jsou kyseliny, obsahující alespoň jeden atom kyslíku. Konkrétně je to sloučenina, která obsahuje vodík, kyslík a alespoň jeden další kyselinotvorný prvek, s alespoň jednou vazbou atomu vodíku na kyslík, která může disociovat za vzniku H+ kationtu a aniontu kyseliny. Všeobecný vzorec je HaZbOc kde Z je kyselinotvorný prvek a koeficienty a, b, c nabývají běžné hodnoty a od 1 do 4, b od 1 do 2, c od 1 do 7 (existují i větší čísla, ale ta nejsou tak běžná)
Vlastnosti
Molekula kyslíkaté kyseliny obsahuje strukturu Z-O-H, kde další atomy nebo skupiny atomů mohou být spojeny s centrálním atomem Z. V roztoku může být taková molekula disociována na ionty dvěma odlišnými způsoby:
* X-O-H (X-O)- + H+ * X-O-H X+ + OH-
Pokud je centrální atom Z silně elektronegativní, silně přitahuje elektrony atomu kyslíku. V takovém případě je vazba mezi atomem kyslíku a vodíku slabá a sloučenina se snadno ionizuje podle první chemické rovnice. +more V tomto případě je sloučenina ZOH kyselina, protože uvolňuje proton, tj. Vodíkový kationt. Například dusík, síra a chlor jsou silně elektronegativní prvky, a proto jsou kyselina dusičná, kyselina sírová a kyselina chloristá silné kyseliny.
Pokud je však elektronegativita Z nízká, potom se sloučenina podle druhé chemické rovnice disociuje na ionty a ZOH je alkalický hydroxid. Příklady takových sloučenin jsou hydroxid sodný NaOH a hydroxid vápenatý Ca(OH)2. +more Vzhledem k vysoké elektronegativitě kyslíku je však většina běžných sloučenin, jako je hydroxid sodný, ve vodě silně bazický, ve srovnání s jinými bázemi je pouze mírně bazická. Například pKa konjugované kyseliny hydroxidu sodného, vody, je 15,7, zatímco amid sodný, amoniak, je blíže 40, což činí hydroxid sodný mnohem slabší bází než amid sodný.
Pokud je elektronegativita Z někde mezi, může být sloučenina amfoterní a v takovém případě může disociovat na ionty oběma způsoby, v prvním případě při reakci s bázemi a v druhém případě při reakci s kyselinami. Příklady toho zahrnují alifatické alkoholy, jako je ethanol.
Když se kyslíkaté kyseliny zahřívají, mnoho z nich se disociuje na vodu a anhydrid kyseliny. Ve většině případů jsou takové anhydridy oxidy nekovů. +more Například oxid uhličitý, CO2, je anhydrid kyseliny uhličité, H2CO3 a oxid sírový, SO3, je anhydrid kyseliny sírové, H2SO4. Tyto anhydridy rychle reagují s vodou a znovu tvoří tyto kyslíkaté kyseliny.
Organické kyseliny, jako jsou karboxylové kyseliny a fenoly, jsou oxokyseliny. Jejich molekulární struktura je však mnohem komplikovanější než struktura anorganických kyslíkatých kyselin.
Většina běžně se vyskytujících anorganických kyselin jsou kyslíkaté kyseliny. V 18. +more století, Lavoisier předpokládal, že všechny kyseliny obsahují kyslík a že kyslík způsobuje jejich kyselost. Z tohoto důvodu dal tomuto prvku své jméno, Oxygenium, odvozený z řečtiny a znamenající výrobce kyseliny. Později však Humphry Davy ukázal, že takzvaná kyselina muriatová neobsahuje kyslík, přestože je silnou kyselinou; místo toho je to roztok chlorovodíku, HCl. Takové kyseliny, které neobsahují kyslík, jsou dnes známy jako bezkyslíkaté kyseliny.
Příprava
Kyslíkaté kyseliny se připravují reakcí vody a kyselinotvorného nebo amfoterního oxidu:
SO3 + H2O -> H2SO4
SO2 + H2O -> H2SO3
2 NO2 + H2O -> HNO2 + HNO3
CO2 + H2O -> H2CO3
Připravit se můžou také vytlačením ze soli silnější kyselinou (a následnou destilací):
2 KNO3 + H2SO4 -> 2 HNO3 + K2SO4
Během berzeliovy dualistické teorie se upřednostňovali adiční vzorce, kde se kyslíkaté kyseliny považovali, za hydráty oxidů:
SO3*H2O, SO2*H2O, N2O5*H2O, P2O5*3H2O
Tyto vzorce však neodpovídají skutečné struktuře kyslíkatých kyselin, proto se v současnosti používají vzorce už uvedeného tvaru.
Zástupci
V následující tabulce se vzorec a název aniontu týkají zbytků kyseliny, když ztratí všechny atomy vodíku jako protony. Mnoho z těchto kyselin je však polyprotických a v takových případech také existuje jeden nebo více přechodných aniontů. +more Ke jménu takových aniontů se přidá předpona hydrogen-, v případě potřeby i s číslovkovými předponami. Například SO4^2- je síran (síranový aniont), ale HSO4^- je hydrogensíran (hydrogenovaný aniont). Podobně PO4^3- je fosforečnan, HPO4^2- je hydrogenfosforečnan a H2PO4^- je dihydrogenfosforečnan.
. 6 chrom +6 H2CrO4 Kyselina chromová CrO4^2- chroman H2Cr2O7 Kyselina dichromová Cr2O7^2- dichroman 7 mangan +7 HMnO4 Kyselina manganistá MnO4^- manganistan 7 mangan +6 H2MnO4 Kyselina manganová MnO4^2- manganan 7 technecium +7 HTcO4 kyselina technecistá TcO4^- technecistan 7 technecium +6 H2TcO4 kyselina technetová TcO4^2- technetan 7 rhenium +7 HReO4 Kyselina rhenistá ReO4^- rhenistan 7 rhenium +6 H2ReO4 kyselina rhenová ReO4^2- rhenan 7 rhenium +5 HReO3 kyselina rheničná ReO3^- rheničnan 7 rhenium +5 H3ReO4 kyselina trihydrogenrheničná ReO4^3- rheničnan 7 rhenium +5 H4Re2O7 kyselina tetrahydrogenrheničná Re2O7^3- dirheničnan 8 železo +6 H2FeO4 kyselina železová FeO4^2- železan 8 Ruthenium +6 H2RuO4 kyselina rutheniová RuO4^2- ruthenan 8 Ruthenium +7 HRuO4 kyselina ruthenistá RuO4^- ruthenistan 8 Ruthenium +8 H2RuO5 kyselina rutheničelá HRuO5^- hydrogenrutheničelan 8 Osmium +6 H6OsO6 kyselina osmiová H4OsO6^- tetrahydrogenosmičelan 8 Osmium +8 H4OsO6 kyselina tetrahydrogenosmičelá H2OsO6^2- dihydrogenosmičelan 13 Bor +3 H3BO3 kyselina trihydrogenboritá BO3^3- boritan 13 Bor +3 (HBO2)n kyselina metaboritá BO2^- metaboritan 14 uhlík +4 H2CO3 kyselina uhličitá CO3^2- uhličitan 14 křemík +4 H4SiO4 kyselina orthokřemičitá SiO4^4- orthokřemičitan 14 křemík +4 H2SiO3 kyselina křemičitá SiO3^2- křemičitan 14, 15 uhlík, dusík +4, −3 HOCN Kyselina isokyanatá OCN^- isokyanatan 15 dusík +5 HNO3 Kyselina dusičná NO3^- diusičnan 15 dusík +5 HNO4 kyselina peroxodusičná NO4^- peroxodusičnan 15 dusík +5 H3NO4 kyselina trihydrogendusičná NO4^3- dusičnan 15 dusík +3 HNO2 kyselina dusitá NO2^- dusitan 15 dusík +3 HOONO kyselina peroxodusitá OONO^- peroxodusitan 15 dusík +2 H2NO2 kyselina dusičnatá NO2^2- dusičnatan 15 dusík +1 H2N2O2 kyselina dusná N2O2^2- dusnan 15 fosfor +5 H3PO4 kyselina trihydrogenfosforečná PO4^3- fosforečnan 15 fosfor +5 HPO3 kyselina fosforečná PO3^- fosforečnan 15 fosfor +5 H4P2O7 kyselina tetrahydrogenfosforečná P2O7^4- difosforečnan 15 fosfor +5 H3PO5 kyselina peroxofosforečná PO3^3- peroxofosforečnan 15 fosfor +5, +3 (HO)2POPO(OH)2 . O2POPOO2^2- . 15 fosfor +4 (HO)2OPPO(OH)2 . O2OPPOO2^4- . 15 fosfor +3 H2PHO3 kyselina fosforitá PHO3^2- hydrogenfosforitan 15 fosfor +3 H2P2H2O5 kyselina difosforitá P2H2O3^5- dihydrogendifosforitan 15 fosfor +1 HPH2O2 Kyselina fosforná PH2O2^- dihydrogenfosforečnan 15 arsen +5 H3AsO4 kyselina trihydrogenarseničná AsO4^3- arseničnan 15 arsen +3 H3AsO3 kyselina trihydrogenarsenitá AsO3^3- arsenitan 16 síra +6 H2SO4 kyselina sírová SO4^2- síran 16 síra +6 H2S2O7 kyselina disírová S2O7^2- disíran 16 síra +6 H2SO5 kyselina peroxosírová SO5^2- peroxosíran 16 síra +6 H2S2O8 kyselina peroxodisírová S2O8^2- peroxodisíran 16 síra +5 H2S2O6 Kyselina dithionová S2O6^2- dithionan 16 síra +5, 0 H2SxO6 Kyseliny polythionové
(x = 3, 4. ) S{}_{x}O6^2- polythyonany 16 síra +4 H2SO3 kyselina siřičitá SO3^2- siřičitan 16 síra +4 H2S2O5 kyselina tetrasírová S2O5^2- disiřičitan 16 síra +4, 0 H2S2O3 Kyselina thiosírová S2O3^2- thiosíran 16 síra +3 H2S2O4 kyselina dithioničitá S2O4^2- disiřitan 16 síra +3, −1 H2S2O2 kyselina thiosiřičitá S2O2^2- thiosiřičitan 16 síra +2 H2SO2 kyselina sulfoxylová SO2^2- sulfoxylan 16 síra +1 H2S2O2 kyselina thiosiřičitá S2O2^2- thiosiřičitan 16 síra 0 HSOH oxasulfan HSO^- . 16 Selen +6 H2SeO4 kyselina selenová SeO4^2- selenan 16 Selen +4 H2SeO3 kyselina seleničitá SeO3^2- seleničitan 16 Tellur +6 H2TeO4 kyselina tellurová TeO4^2- telluran 16 Tellur +6 H6TeO6 Kyselina hexahydrogentellurová TeO6^6- telluran 16 Tellur +4 H2TeO3 kyselina telluričitá TeO3^2- telluričitan 17 chlor +7 HClO4 kyselina chloristá ClO4^- chloristan 17 chlor +5 HClO3 kyselina chlorečná ClO3^- chlorečnan 17 chlor +3 HClO2 kyselina chroritá ClO2^- chloritan 17 chlor +1 HClO kyselina chlorná ClO^- chlornan 17 brom +7 HBrO4 kyselina bromistá BrO4^- bromistan 17 brom +5 HBrO3 kyselina bromičná BrO3^- bromičnan 17 brom +3 HBrO2 kyselina bromitá BrO2^- bromitan 17 brom +1 HBrO kyselina bromná BrO^- bromnan 17 jod +7 HIO4 kyselina jodistá IO4^- jodistan 17 jod +7 H5IO6 kyselina pentahydrogenjodistá IO6^5- jodistan 17 jod +5 HIO3 kyselina jodičná IO3^- jodičnan 17 jod +1 HIO kyselina jodná IO- jodnan 18 Xenon +6 H2XeO4 Kyselina xenonová HXeO4^- hydrogenxenonan 18 Xenon +8 H4XeO6 kyselina tetrahydrogenxenoničelá XeO6^4- xenoničelan