Τα οξέα είναι χημικές ενώσεις που περιέχουν άτομα υδρογόνου που μπορούν να αντικατασταθούν από σωματίδια μετάλλου και ένα υπόλειμμα οξέος. Μπορούν επίσης να οριστούν ως ουσίες που μπορούν να αντιδράσουν με μια χημική βάση για να σχηματίσουν αλάτι και νερό.
Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι αυτών των συνδέσεων: ισχυρές και αδύναμες. Μπορούν επίσης να ταξινομηθούν ως ορυκτά και οργανικά οξέα ανάλογα με τη χημική τους σύσταση. Η κύρια διαφορά μεταξύ των δύο είναι ότι οι πρώτες είναι ανόργανες ενώσεις που αποτελούνται από διάφορους συνδυασμούς χημικών στοιχείων, ενώ οι δεύτερες είναι ένας συνδυασμός ατόμων άνθρακα και υδρογόνου.
Ορισμός
Το μεταλλικό οξύ είναι μια ουσία που συντίθεται από μία ή περισσότερες ανόργανες ενώσεις. Απελευθερώνει ιόντα υδρογόνου σε διάλυμα, από τα οποία, με τη σειρά του, το υδρογόνο μπορεί να εκτοπιστεί από το μέταλλο για να σχηματίσει ένα άλας. Διαφορετικά οξέα έχουν διαφορετικούς τύπους. Για παράδειγμα, το θειικό οξύ είναι H2SO4, το νιτρικό οξύ είναι HNO3.
Τα άλατα των ανόργανων οξέων βρίσκονται μέσα στους ζωντανούς οργανισμούς, διαλυμένα στο νερό (με τη μορφή ιόντων) ή βρίσκονται σεστερεά κατάσταση (για παράδειγμα, άλατα ασβεστίου και φωσφόρου στη σύνθεση του ανθρώπινου σκελετού και των περισσότερων σπονδυλωτών).
Ένα κοινό χαρακτηριστικό όλων των οξέων είναι ότι έχουν πάντα τουλάχιστον ένα άτομο υδρογόνου στο μόριό τους. Όλοι τους συμμετέχουν στην αντίδραση εξουδετέρωσης, αντιδρώντας με βάσεις και σχηματίζοντας άλατα και νερό. Άλλες ιδιότητες των οξέων είναι η ξινή γεύση και η ικανότητα να προκαλούν αποχρωματισμό ορισμένων βαφών. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτού είναι η αλλαγή χρώματος του χαρτιού λακκούβας από μπλε σε κόκκινο.
Τα μεταλλικά οξέα είναι πολύ διαλυτά στο νερό. Είναι απολύτως μη αναμίξιμα με οργανικούς διαλύτες. Οι περισσότεροι από αυτούς είναι πολύ επιθετικοί.
Λίστα ανόργανων οξέων
Τα μέταλλα περιλαμβάνουν τις ακόλουθες ουσίες:
- Μουριατικό οξύ - HCl.
- Νιτρικό οξύ - HNO3.
- Φωσφορικό οξύ - H3PO4.
- θειικό οξύ - H2SO4.
- Βορικό οξύ - H3BO3.
- Υδροφθορικό οξύ - HF.
- Υδροβρωμικό οξύ - HBr.
- Περχλωρικό οξύ - HClO4.
- Υδροϊωδικό οξύ - HI.
Τα λεγόμενα οξέα αναφοράς - υδροχλωρικό, θειικό και νιτρικό - είναι τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στη συνέχεια.
Υδροχλωρικό οξύ
Μια συμπυκνωμένη ουσία είναι ένα υδατικό διάλυμα που περιέχει περίπου 38% υδροχλώριο (HCl). Έχει έντονη οσμή και προκαλεί εγκαύματα στο αναπνευστικό σύστημα και στα μάτια. Το υδροχλωρικό οξύ δεν ταξινομείται ως οξειδωτικό ή αναγωγικό μέσο. Ωστόσο, όταν αναμιγνύεται με, για παράδειγμα,υποχλωριώδες νάτριο (χλωρίνη) ή υπερμαγγανικό κάλιο, απελευθερώνει τοξικό αέριο χλώριο.
Ως μη οξειδωτικό οξύ, το HCl διαλύει τα περισσότερα βασικά μέταλλα, απελευθερώνοντας εύφλεκτο αέριο υδρογόνο.
Νιτρικό οξύ (HNO3)
Νιτρικό οξύ διατίθεται ως συμπυκνωμένο διάλυμα (68-70%, 16 M) και σε άνυδρη μορφή (100%). Είναι ισχυρός οξειδωτικός παράγοντας. Οι ιδιότητες διατηρούνται ακόμη και αν είναι επαρκώς αραιωμένο και είναι σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτή η ουσία οξειδώνει τις περισσότερες οργανικές ενώσεις, μετατρέποντας σε υποξείδιο του αζώτου. Μπορεί να σχηματίσει εκρηκτικά μείγματα με σχεδόν οποιαδήποτε οργανική ένωση.
Το πυκνό νιτρικό οξύ αντιδρά βίαια με οργανικό υλικό, με αποτέλεσμα την εξάτμιση αερίων και τη συσσώρευση πιθανής πίεσης, που ακολουθείται από ρήξη του δοχείου εάν το δοχείο δεν αερίζεται σωστά. Οι αντιδράσεις οξείδωσης με ορισμένους οργανικούς διαλύτες μπορούν να σχηματίσουν εκρηκτικά νιτρικά.
Το νιτρικό οξύ αντιδρά με τα περισσότερα μέταλλα, απελευθερώνοντας είτε αέριο υδρογόνο είτε οξείδια του αζώτου, ανάλογα με τη συγκέντρωση και τον τύπο του αντιδραστηρίου. Δεν διαλύει χρυσό και πλατίνα.
Η ανάμειξη νιτρικού οξέος και υδροχλωρικού οξέος θα παράγει καφέ αναθυμιάσεις που αποτελούνται από τοξικά οξείδια του αζώτου.
Ουσία προκαλεί κίτρινες κηλίδες στο δέρμα.
θειικό οξύ (H2SO4)
Συμπυκνωμένη ουσίασυχνά παρέχεται σε διάλυμα 98% (18M). Είναι ισχυρό οξειδωτικό, υγροσκοπικό και ισχυρό αφυδατωτικό παράγοντα.
Η αραιωμένη ουσία αντιδρά με μέταλλα όπως άλλα ανόργανα οξέα, απελευθερώνοντας αέριο υδρογόνο. Η συμπυκνωμένη ένωση μπορεί επίσης να διαλύσει ορισμένα ευγενή μέταλλα όπως ο χαλκός, ο άργυρος και ο υδράργυρος, απελευθερώνοντας διοξείδιο του θείου (SO2). Ο μόλυβδος και το βολφράμιο δεν αντιδρούν με το θειικό οξύ.
Χάρη στην ισχυρή οξειδωτική και αφυδατωτική του ικανότητα, αντιδρά βίαια με πολλές οργανικές χημικές ουσίες, με αποτέλεσμα την έκλυση αερίων.
Φωσφορικό οξύ (H3PO4)
Η καθαρή ένωση ορθοφωσφόρου είναι ένα υδατοδιαλυτό κρυσταλλικό στερεό. Το οξύ, που πωλείται συνήθως ως υδατικό διάλυμα 85%, είναι παχύρρευστο, μη πτητικό και άοσμο. Είναι λιγότερο αντιδραστικό από τα άλλα ορυκτά οξέα που αναφέρθηκαν παραπάνω.
Διαλύοντας στο νερό, η ουσία κάνει το υγρό παχύρρευστο και παχύρρευστο.
Χρήση ορυκτών οξέων
Τα ανόργανα οξέα κυμαίνονται από ισχυρά οξέα (θειικό) έως πολύ αδύναμα οξέα (βορικό). Τείνουν να είναι υδατοδιαλυτά και μη αναμίξιμα με οργανικούς διαλύτες.
Τα ορυκτά οξέα χρησιμοποιούνται σε πολλούς τομείς της χημικής βιομηχανίας ως πρώτες ύλες για τη σύνθεση άλλων χημικών ουσιών, οργανικών και ανόργανων. Ένας μεγάλος αριθμός από αυτά, ιδιαίτερα θειικά, αζωτούχα και υδροχλωρικά,παράγεται για εμπορική χρήση σε μεγάλα εργοστάσια.
Χρησιμοποιούνται επίσης ευρέως λόγω των διαβρωτικών τους ιδιοτήτων. Για παράδειγμα, ένα αραιό διάλυμα υδροχλωρικού οξέος χρησιμοποιείται για την απομάκρυνση των εναποθέσεων μέσα στους λέβητες. Αυτή η διαδικασία είναι γνωστή ως αφαλάτωση.
Στην καθημερινή ζωή, το θειικό οξύ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μπαταρίες αυτοκινήτων και καθαρισμό επιφανειών. Μόλις πριν από μερικές δεκαετίες, οι άνθρωποι αγόραζαν τακτικά μπουκάλια αυτής της ουσίας για να επαναφορτίσουν τις μπαταρίες του αυτοκινήτου τους.
ΤοΝιτρικό οξύ (HNO3) χρησιμοποιείται στο στεγνό καθάρισμα. Το φωσφορικό οξύ (H3PO4) χρησιμοποιείται στην κατασκευή σπίρτων.
Ομοιότητα
Μεταξύ ανόργανων και οργανικών οξέων, υπάρχουν χαρακτηριστικά που τα συνδυάζουν σε μία ομάδα. Η λίστα τους έχει ως εξής:
- Μπορεί να απελευθερώσει πρωτόνια (ιόντα Η).
- Αντίδραση με χημικές βάσεις.
- Έχετε ισχυρή και ασθενή οξύτητα.
- Βάψτε μπλε χαρτί λακκούβας κόκκινο.
- Αλληλεπίδραση οξέων και μετάλλων.
Διαφορές
Οι ακόλουθες αποκλίσεις πρέπει να επισημανθούν μεταξύ ανόργανων και οργανικών οξέων:
- Ορισμός. Τα ορυκτά οξέα είναι ουσίες που προέρχονται από ανόργανες ενώσεις. Τα οργανικά οξέα είναι οργανικές ενώσεις που έχουν όξινες ιδιότητες.
- Προέλευση. Τα περισσότερα ορυκτά οξέα δεν είναι βιολογικής προέλευσης, όπως τα ορυκτάπηγές. Με τις οργανικές ενώσεις, ισχύει το αντίθετο.
- Διαλυτότητα. Τα περισσότερα μεταλλικά οξέα είναι πολύ διαλυτά στο νερό. Οι οργανικές ενώσεις δεν αναμειγνύονται καλά με το υγρό.
- Οξύτητα. Τα περισσότερα μεταλλικά οξέα είναι ισχυρά. Βιολογικό - συνήθως αδύναμο.
- Χημική σύνθεση. Τα ορυκτά οξέα μπορεί να έχουν ή όχι άτομα άνθρακα στη δομή τους. Υπάρχουν πάντα σε οργανικές ενώσεις.
Το άρθρο παρουσιάζει δεδομένα για τα οξέα και τις ιδιότητές τους.
