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 H_aZ_bO_c 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 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. Ke jménu takových aniontů se přidá předpona hydrogen-, v případě potřeby i s číslovkovými předponami. Například SO 2-
4  je síran (síranový aniont), ale HSO -
4  je hydrogensíran (hydrogenovaný aniont). Podobně PO 3-
4  je fosforečnan, HPO 2-
4  je hydrogenfosforečnan a H₂PO -
4  je dihydrogenfosforečnan.

Reference

V tomto článku byly použity překlady textů z článků Oxyacid na anglické Wikipedii a Oxokyselina na slovenské Wikipedii.

Související články

• Kyseliny
• Bezkyslíkaté kyseliny

Externí odkazy

• Obrázky, zvuky či videa k tématu kyslíkatá kyselina na Wikimedia Commons

• Definice IUPAC "kyslíkaté kyseliny" (ze Zlaté knihy) (anglicky)