Kyslíkaté kyseliny
Kyslíkaté 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.[1] 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 (jsou možné vyšší hodnoty, ale nevyskytují se běžně)
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−[2]
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. 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.[2] 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.[2]
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.[2]
Když se kyslíkaté kyseliny zahřívají, mnoho z nich se disociuje na vodu a anhydrid kyseliny. Ve většině případů jsou takové anhydridy oxidy nekovů. 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.[3]
Organické kyseliny, jako jsou karboxylové kyseliny a fenoly, jsou oxokyseliny.[2] Jejich molekulární struktura je však mnohem komplikovanější než struktura anorganických kyslíkatých kyselin.
Většina běžně se vyskytujících anorganických kyselin jsou kyslíkaté kyseliny.[2] V 18. 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 lze připravit reakcí vody a kyselinotvorného nebo amfoterního oxidu:
- SO3 + H2O → H2SO4
- SO2 + H2O → H2SO3
- 2 NO2 + H2O → HNO2 + HNO3
- CO2 + H2O → H2CO3
Připravit je lze také vytěsněním ze soli silnější kyselinou (a následnou destilací):
- 2 KNO3 + H2SO4 → 2 HNO3 + K2SO4
Během berzeliovy dualistické teorie se upřednostňovaly adiční vzorce, kde se kyslíkaté kyseliny považovaly 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. Ke jménu takových aniontů se přidá předpona hydrogen-, v případě potřeby i s číslovkovými předponami. Například SOŠablona:Su je síran (síranový aniont), ale HSOŠablona:Su je hydrogensíran (hydrogenovaný aniont). Podobně POŠablona:Su je fosforečnan, HPOŠablona:Su je hydrogenfosforečnan a H2POŠablona:Su je dihydrogenfosforečnan.
| skupina prvku | prvek | oxidační stav | vzorec kyseliny | název kyseliny | vzorec aniontu | název aniontu |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 | chrom | +6 | H2CrO4 | Kyselina chromová | CrOŠablona:Su | chroman |
| H2Cr2O7 | Kyselina dichromová | Cr2OŠablona:Su | dichroman | |||
| 7 | mangan | +7 | HMnO4 | Kyselina manganistá | MnOŠablona:Su | manganistan |
| +6 | H2MnO4 | Kyselina manganová | MnOŠablona:Su | manganan | ||
| technecium | +7 | HTcO4 | kyselina technecistá | TcOŠablona:Su | technecistan | |
| +6 | H2TcO4 | kyselina technetová | TcOŠablona:Su | technetan | ||
| rhenium | +7 | HReO4 | Kyselina rhenistá | ReOŠablona:Su | rhenistan | |
| +6 | H2ReO4 | kyselina rhenová | ReOŠablona:Su | rhenan | ||
| +5 | HReO3 | kyselina rheničná | ReOŠablona:Su | rheničnan | ||
| H3ReO4 | kyselina trihydrogenrheničná | ReOŠablona:Su | rheničnan | |||
| H4Re2O7 | kyselina tetrahydrogendirheničná | Re2OŠablona:Su | dirheničnan | |||
| 8 | železo | +6 | H2FeO4 | kyselina železová | FeOŠablona:Su | železan |
| Ruthenium | +6 | H2RuO4 | kyselina rutheniová | RuOŠablona:Su | ruthenan | |
| +7 | HRuO4 | kyselina ruthenistá | RuOŠablona:Su | ruthenistan | ||
| +8 | H2RuO5 | kyselina rutheničelá | HRuOŠablona:Su | hydrogenrutheničelan | ||
| Osmium | +6 | H6OsO6 | kyselina osmiová | H4OsOŠablona:Su | tetrahydrogenosmičelan | |
| +8 | H4OsO6 | kyselina tetrahydrogenosmičelá | H2OsOŠablona:Su | dihydrogenosmičelan | ||
| 13 | Bor | +3 | H3BO3 | kyselina trihydrogenboritá | BOŠablona:Su | boritan |
| (HBO2)n | kyselina metaboritá | BOŠablona:Su | metaboritan | |||
| 14 | uhlík | +4 | H2CO3 | kyselina uhličitá | uhličitan | |
| křemík | +4 | H4SiO4 | kyselina orthokřemičitá | orthokřemičitan | ||
| H2SiO3 | kyselina křemičitá | SiOŠablona:Su | křemičitan | |||
| 14, 15 | uhlík, dusík | +4, −3 | HOCN | Kyselina isokyanatá | OCN− | isokyanatan |
| 15 | dusík | +5 | HNO3 | Kyselina dusičná | NOŠablona:Su | dusičnan |
| HNO4 | kyselina peroxodusičná | NOŠablona:Su | peroxodusičnan | |||
| H3NO4 | kyselina orthodusičná | NOŠablona:Su | orthodusičnan | |||
| +3 | HNO2 | kyselina dusitá | NOŠablona:Su | dusitan | ||
| HOONO | kyselina peroxodusitá | OONO− | peroxodusitan | |||
| +2 | H2NO2 | kyselina dusičnatá | NOŠablona:Su | dusičnatan | ||
| +1 | H2N2O2 | kyselina dusná | N2OŠablona:Su | dusnan | ||
| fosfor | +5 | H3PO4 | kyselina trihydrogenfosforečná | POŠablona:Su | fosforečnan | |
| HPO3 | kyselina fosforečná | POŠablona:Su | fosforečnan | |||
| H4P2O7 | kyselina tetrahydrogendifosforečná | P2OŠablona:Su | difosforečnan | |||
| H3PO5 | kyselina peroxofosforečná | POŠablona:Su | peroxofosforečnan | |||
| +5, +3 | (HO)2POPO(OH)2 | ??? | O2POPOOŠablona:Su | ??? | ||
| +4 | (HO)2OPPO(OH)2 | ??? | O2OPPOOŠablona:Su | ??? | ||
| +3 | H2PHO3 | kyselina fosforitá | PHOŠablona:Su | fosforitan | ||
| H2P2H2O5 | kyselina difosforitá | P2H2OŠablona:Su | dihydrogendifosforitan | |||
| +1 | HPH2O2 | kyselina fosforná | PH2OŠablona:Su | fosfornan | ||
| arsen | +5 | H3AsO4 | kyselina trihydrogenarseničná | AsOŠablona:Su | arseničnan | |
| +3 | H3AsO3 | kyselina trihydrogenarsenitá | AsOŠablona:Su | arsenitan | ||
| 16 | síra | +6 | H2SO4 | kyselina sírová | SOŠablona:Su | síran |
| H2S2O7 | kyselina disírová | S2OŠablona:Su | disíran | |||
| H2SO5 | kyselina peroxosírová | SOŠablona:Su | peroxosíran | |||
| H2S2O8 | kyselina peroxodisírová | S2OŠablona:Su | peroxodisíran | |||
| +5 | H2S2O6 | Kyselina dithionová | S2OŠablona:Su | dithionan | ||
| +5, 0 | H2SxO6 | Kyseliny polythionové (x = 3, 4...) |
SxOŠablona:Su | polythionany | ||
| +4 | H2SO3 | kyselina siřičitá | SOŠablona:Su | siřičitan | ||
| H2S2O5 | kyselina disiřičitá | S2OŠablona:Su | disiřičitan | |||
| +4, 0 | H2S2O3 | Kyselina thiosírová | S2OŠablona:Su | thiosíran | ||
| +3 | H2S2O4 | kyselina dithioničitá | S2OŠablona:Su | dithioničitan | ||
| +3, −1 | H2S2O2 | kyselina thiosiřičitá | S2OŠablona:Su | thiosiřičitan | ||
| +2 | H2SO2 | kyselina sulfoxylová | SOŠablona:Su | sulfoxylan | ||
| +1 | H2S2O2 | Dihydroxydisulfan | S2OŠablona:Su | Dihydroxydisulfanan | ||
| 0 | HSOH | oxasulfan | HSO− | ??? | ||
| Selen | +6 | H2SeO4 | kyselina selenová | SeOŠablona:Su | selenan | |
| +4 | H2SeO3 | kyselina seleničitá | SeOŠablona:Su | seleničitan | ||
| Tellur | +6 | H2TeO4 | kyselina tellurová | TeOŠablona:Su | telluran | |
| H6TeO6 | Kyselina hexahydrogentellurová | TeOŠablona:Su | telluran | |||
| +4 | H2TeO3 | kyselina telluričitá | TeOŠablona:Su | telluričitan | ||
| 17 | chlor | +7 | HClO4 | kyselina chloristá | ClOŠablona:Su | chloristan |
| +5 | HClO3 | kyselina chlorečná | ClOŠablona:Su | chlorečnan | ||
| +3 | HClO2 | kyselina chroritá | ClOŠablona:Su | chloritan | ||
| +1 | HClO | kyselina chlorná | ClO− | chlornan | ||
| brom | +7 | HBrO4 | kyselina bromistá | BrOŠablona:Su | bromistan | |
| +5 | HBrO3 | kyselina bromičná | BrOŠablona:Su | bromičnan | ||
| +3 | HBrO2 | kyselina bromitá | BrOŠablona:Su | bromitan | ||
| +1 | HBrO | kyselina bromná | BrO− | bromnan | ||
| jod | +7 | HIO4 | kyselina jodistá | IOŠablona:Su | jodistan | |
| H5IO6 | kyselina pentahydrogenjodistá | IOŠablona:Su | jodistan | |||
| +5 | HIO3 | kyselina jodičná | IOŠablona:Su | jodičnan | ||
| +1 | HIO | kyselina jodná | IO− | jodnan | ||
| 18 | Xenon | +6 | H2XeO4 | Kyselina xenonová | HXeOŠablona:Su | hydrogenxenonan |
| +8 | H4XeO6 | kyselina tetrahydrogenxenoničelá | XeOŠablona:Su | xenoničelan |
Reference
- ↑ Šablona:Citace monografie
- ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 Kivinen, Mäkitie: Kemia, str. 202-203, kapitola Happihapot
- ↑ Šablona:Citace monografie
Související články
Externí odkazy
- Definice IUPAC "kyslíkaté kyseliny" (ze Zlaté knihy) (anglicky)