Hidrácidos: características, nomenclatura, usos e exemplos - Ciência - 2023

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o hidrácidosou ácidos binários são compostos dissolvidos em água compostos por hidrogênio e um elemento não metálico: haletos de hidrogênio. 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, os halogênios, ou aos elementos do grupo 16 sem incluir oxigênio. Ao contrário dos oxoácidos, os hidrácidos carecem de oxigênio. Como os hidrácidos são compostos covalentes ou moleculares, a ligação H-X deve ser considerada. Isso é de grande importância e define as características de cada hidrácido.

O que pode ser dito sobre a ligação H-X? Como pode ser visto na imagem acima, existe um momento dipolar permanente produto das diferentes eletronegatividades entre H e X. Como X é geralmente mais eletronegativo do que H, ele atrai sua nuvem de elétrons e termina com uma carga parcial negativa δ-.

Por outro lado, ao ceder parte de sua densidade eletrônica a X, acaba tendo uma carga parcial positiva δ +. Quanto mais negativo for δ-, mais rico em elétrons X será e maior será a deficiência de elétrons de H. Portanto, dependendo de qual elemento X é, um hidrácido pode ser mais ou menos polar.

A imagem também revela a estrutura dos hidrácidos. H-X é uma molécula linear, que pode interagir com outra em uma de suas extremidades. Quanto mais polar for o HX, mais fortemente ou afinidade suas moléculas irão interagir. Como resultado, seus pontos de ebulição ou fusão aumentarão.

No entanto, as interações H-X - H-X ainda são fracas o suficiente para dar origem a um hidrácido sólido. Por isso, em condições de pressão e temperatura ambiente, são substâncias gasosas; Com exceção do HF, que evapora acima de 20ºC.

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

Os hidrácidos são substâncias ácidas? A resposta está na carga parcial positiva δ + no átomo de hidrogênio. Se δ + for muito grande ou a ligação H-X for muito fraca, então HX será um ácido forte; Como acontece com todos os hidroácidos dos halogênios, uma vez que seus respectivos haletos são dissolvidos em água.

Caracteristicas

Fisica

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

-São fumadores, o que significa que exalam fumos densos, corrosivos e irritantes (alguns até nauseantes). Isso ocorre porque as moléculas de HX são muito voláteis e interagem com o vapor de água no meio que envolve as soluções. Além disso, HX em suas formas anidras são compostos gasosos.

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

-Seus pontos de ebulição são superiores aos de suas formas anidras. Ou seja, HX (ac), que denota o hidrácido, ferve a temperaturas acima de HX (g). Por exemplo, cloreto de hidrogênio, HCl (g), ferve a -85ºC, mas o ácido clorídrico, seu hidrácido, está em torno de 48ºC.

Por quê? Porque as moléculas gasosas de HX estão rodeadas pelas de água. Dois tipos de interação podem ocorrer ao mesmo tempo: ligações de hidrogênio, HX - H₂O - HX, ou solvatação de íons, H₃OU⁺(ac) e X^–(ac). Esse fato está diretamente relacionado às características químicas dos hidrácidos.

Químico

Hidrácidos são soluções muito ácidas, então eles têm prótons ácidos H₃OU⁺ disponível para reagir com outras substâncias. Onde o H₃OU⁺? Do átomo de hidrogênio com carga parcial positiva δ +, que se dissocia em água e acaba se incorporando covalentemente em uma molécula de água:

HX (aq) + H₂O (l) <=> X^–(ac) + H₃OU⁺(ac)

Observe que a equação corresponde a uma reação que estabelece um equilíbrio. Quando a formação de X^–(ac) + H₃OU⁺(ac) é termodinamicamente altamente favorecido, HX irá liberar seu próton ácido na água; e então este, com H₃OU⁺ como seu novo "portador", pode reagir com outro composto, mesmo que este não seja uma base forte.

O acima explica as características ácidas dos hidrácidos. Este 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) + H₃OU⁺(ac).

Acidez

E a exceção é observada no ácido fluorídrico, HF (aq). O flúor é muito eletronegativo, portanto, encurta a distância da ligação H-X, fortalecendo-a contra sua quebra pela ação da água.

Da mesma forma, a ligação H-F tem uma sobreposição muito melhor por razões de raio atômico. Por outro lado, as ligações H-Cl, H-Br ou H-I são mais fracas e tendem a se dissociar completamente na água, a ponto de quebrar o equilíbrio levantado acima.

Isso porque os outros halogênios ou calcogênios (enxofre, por exemplo), têm raios atômicos maiores e, portanto, orbitais mais volumosos. Consequentemente, a ligação H-X exibe uma sobreposição orbital mais pobre, pois X é maior, o que por sua vez afeta a força do ácido quando em contato com a água.

Assim, a ordem decrescente de acidez para os hidroácidos dos halogênios é a seguinte: HF <HCl

Nomenclatura

Forma anidra

Como são nomeados os hidrácidos? Em suas formas anidras, HX (g), eles devem ser mencionados como ditados para haletos de hidrogênio: adicionando o sufixo -uro ao final de seus nomes.

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

Esta é outra forma indireta de diferenciar hidretos moleculares de halogênios ou haletos de hidrogênio de outros compostos.

Uma vez que HX (g) entra em contato com água, ele é representado como HX (ac) e o hidrácido é então obtido.

Em solução aquosa

Para nomear o hidrácido, HX (ac), o sufixo –uro de suas formas anidras deve ser substituído pelo sufixo –hídrico. E eles devem ser mencionados como ácidos em primeiro lugar. Assim, para o exemplo acima, o HI (ac) é denominado como: iodo ácidohídrico.

Como eles são formados?

Dissolução direta de haletos de hidrogênio

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

HX (g) => HX (ac)

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

No entanto, existe um método sintético que é 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 cozinha, NaCl, for dissolvido com ácido sulfúrico concentrado, ocorre a seguinte reação:

NaCl (s) + H₂SW₄(aq) => HCl (aq) + NaHSO₄(ac)

O ácido sulfúrico doa um de seus prótons ácidos para o ânion cloreto Cl^–, convertendo-o assim em ácido clorídrico. O cloreto de hidrogênio, HCl (g), pode escapar dessa mistura porque é muito volátil, especialmente se sua concentração na água for muito alta. O outro sal produzido é o sulfato de ácido de sódio, NaHSO₄.

Outra forma de produzi-lo é substituir o ácido sulfúrico por ácido fosfórico concentrado:

NaCl (s) + H₃PO₄(aq) => HCl (aq) + NaH₂PO₄(ac)

O H₃PO₄reage da mesma maneira que H₂SW₄, produzindo ácido clorídrico e diácido fosfato de sódio. NaCl é a fonte do ânion Cl^–, de modo que sintetizar os outros hidrácidos, sais ou minerais que contenham F^–, Br^–, EU^–, S^2-etc.

Mas, o uso de H₂SW₄ou H₃PO₄vai depender de sua força oxidativa. O H₂SW₄ É um agente oxidante muito forte, a ponto de oxidar até o Br.^– e eu^– às suas formas moleculares Br₂ e eu₂; o primeiro é um líquido avermelhado e o segundo é um sólido roxo. Portanto, o H₃PO₄representa a alternativa preferida em tais sínteses.

Formulários

Produtos de limpeza e solventes

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

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

Dependendo da natureza química da referida superfície, um hidrácido ou outro pode ser usado. Por exemplo, o ácido fluorídrico não pode ser usado para limpar o vidro, pois ele irá dissolvê-lo na hora. O ácido clorídrico é usado para remover manchas de azulejos de piscinas.

Eles também são capazes de dissolver rochas ou amostras sólidas e, em seguida, usados para fins analíticos ou de produção em pequena ou grande escala. Na cromatografia de troca iônica, o ácido clorídrico diluído é usado para limpar a coluna de íons remanescentes.

Catalisadores de ácido

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

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

Reagentes para a síntese de compostos orgânicos e inorgânicos

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

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 às estruturas moleculares de certos medicamentos.

Suponha que a molécula CH₃CH₂OH, etanol, reage com HCl para formar cloreto de etil:

CH₃CH₂OH + HCl => CH₃CH₂Cl + H₂OU

Cada uma dessas reações esconde um mecanismo e muitos aspectos que são considerados nas sínteses orgânicas.

Exemplos

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

HF, ácido fluorídrico

Hidrácido binário cujas moléculas de H-F formam fortes ligações de hidrogênio, a ponto de na água ser um ácido fraco.

H₂S, sulfeto de hidrogênio

Ao contrário dos hidrácidos considerados até então, ele é poliatômico, ou seja, possui mais de dois átomos, porém continua binário por ser composto por dois elementos: enxofre e hidrogênio.

Suas moléculas angulares de H-S-H não formam ligações de hidrogênio apreciáveis e podem ser detectadas por seu odor característico de ovo podre.

HCl, ácido clorídrico

Um dos ácidos mais conhecidos da cultura popular. Inclusive 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 consiste em moléculas H-Br lineares, que se dissociam em íons H⁺ (H₃OU⁺) e Br^– quando eles entram na água.

H₂Te, ácido telurídrico

Embora o telúrio tenha um certo caráter metálico, seu hidrácido emite vapores desagradáveis e altamente venenosos, como o seleneto de hidrogênio.

Como os demais hidrácidos dos calcogenetos (do grupo 16 da tabela periódica), em solução produz o ânion Te^2-, então sua valência é -2.

Referências

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