wodorotlenki, AGH, GiG, AGH, chemia


Typy wiązań chemicznych

Opracowana przez G.N Lewisa teoria tworzenia wiązan chemicznych nosi nazwę elektronowej teorii wiązania chemicznego,. Teoria ta wyjaśnia mechanizm tworzenia wiązań chemicznych sklasyfikowanych jako jonowe, kowalencyjne i koordynacyjne.
Ale okazało się, że poza prostymi przypadkami struktury Lewisa nie w pełni wyjaśniają rozmieszczenie atomów w przestrzeni oraz w wielu przypadkach kłócą się z założeniami teorii kwantowej. Przykładem jest rozmieszczenie wiążącej pary elektronowej, która zgodnie z rysowanymi wzorami Lewisa zlokalizowana jest między związanymi atomami. A wiemy z poprzedniego rozdziału, że elektron z uwagi na swoje falowe właściwości nie ma ściśle określonego miejsca, dlatego nie możemy dokładnie lokalizować elektronu w tym miejscu. Rozwiązanie tego problemu stało się dopiero możliwe, jak do wyjaśnienia mechanizmu tworzenia wiązań chemicznych wykorzystano założenia mechaniki kwantowej. Nowa teoria wyjaśniająca mechanizm tworzenia wiązań chemicznych nosi nazwę kwantowej teorii wiązań chemicznych.
Obie teorie prezentowane będą poniżej z ta uwagą, że w kwantowej teorii tworzenia wiązań chemicznych ograniczymy się tylko do wyjaśnienia niektórych mechanizmów i zjawisk.
Wyróżnia się kilka typów wiązań chemicznych, a mianowicie:

Do wiązania atomowego zalicza się również:

Pozostałe wiązania - siły międzycząsteczkowe to:

Przykłady kwasów

Kwasy znane już były w starożytności. Jedynym kwasem, który był znany w tym okresie jest kwas octowy znany pod nazwą kwasu winnego - actum. Od tego słowa pochodzi łacińska nazwa tej grupy związków - acidum. Są to związki charakteryzujące się kwaśnym smakiem. W naszym codziennym otoczeniu często spotykamy kwasy. Tymi kwasami są:

Jak możemy kwasy odróżnić od innych substancji?

Sposoby odróżniania kwasów od innych substancji (wskazniki)

W celu stwierdzenia, czy mamy do czynienia z kwasem czy inną substancją wykorzystuje się różnego rodzaju wskazniki. Są to substancje, które w obecności kwasu zmienią swoje zabarwienie. Najprostszym wskaznikiem, który możemy zrobić w warunkach domowych jest wywar z czerwonej kapusty.

Fioletowe zabarwienie wywaru z czerwonej kapusty zmienia się na różowe w obecności kwasu

Innymi wskaznikami stosowanymi do wykrywania kwasów są - tabela niżej.

Zabarwienie wskazników

Nazwa wskaznika

BARWA WSKAZNIKA

w wodzie

w roztworze kwasu

Oraż metylowy

pomarańczowa

różowa

Lakmus

fioletowa

różowa

Błękit tymolowy

żółta

różowa

Papierek uniwersalny

żółta

różowa

Wywar z czerwonej kapusty

fioletowa

różowa

Wskazniki to substancje umożliwiające wizualne zaobserwowanie odczynu roztworu

Podział kwasów

Przedstawicielami kwasów są następujące substancje chemiczne - tabela niżej

Kwasy

Nazwa kwasu

Wzór chemiczny

kwas chlorowodorowy

HCl

kwas bromowodorowy

HBr

kwas jodowodorowy

HI

kwas fluorowodorowy

HF

kwas siarkowodorowy

H2S

kwas siarkowy(IV)

H2SO3

kwas siarkowy(VI)

H2SO4

kwas węglowy

H2CO3

kwas fosforowy(V)

H3PO4

kwas azotowy(V)

HNO3

kwas azotowy(III)

HNO2

W nazwach kwasów posiadających w cząsteczce atom tlenu w nawiasie cyframi rzymskimi podana jest wartościowość atomu centralnego

Wszystkie kwasy zebrane w tabeli mają częśc wspólną, występującą we wszystkich kwasach. Tą częścią wspólną dla wszystkich kwasów jest atom wodoru, który w zależności od rodzaju kwasu występuje w różnych ilościach (patrz indeksy dolne przy atomach wodoru). Prosta analiza wzorów kwasów pokazuje, że można im przypisac wzór ogólny.

HnR

gdzie: R - oznacza reszte kwasową a n- ilośc atomów wodoru, równa wartościowści reszty kwasowej

Przykłady

Kwasy

Nazwa kwasu

Ilość atomów wodoru

Wzór reszty kwasowej R

Wartościowość reszty kwasowej R

kwas chlorowodorowy
HCl

H -1

Cl

I

kwas siarkowodorowy
H
2S

H - 2

S

II

kwas azotowy(V)
HNO
3

H - 1

NO3

I

kwas siarkowy(VI)
H
2SO4

H - 2

SO4

II

kwas fosforowy(V)
H
3PO4

H - 3

PO4

III

Ze względu na skład reszty kwasowej, kwasy dzielimy na:

  • kwasy beztlenowe

, których reszta kwasowa nie zawiera atomów tlenu

  • kwasy tlenowe

, których reszta kwasowa zawiera atom(y) tlenu (patrz tabela)

Właściwości kwasów

Kwasy to z reguły substancje aktywne chemicznie. Wiele kwasów reaguje z metalami i tlenkami metali a najbardziej charakterystyczną reakcją dla kwasów jest reakcja z wodorotlenkami. Wspólnym dla wszystkich kwasów jest zjawisko przewodzenia prądu elektrycznego. Jeżeli roztwory kwasów przewodzą prąd elektryczny, to dowodzi że w roztworze muszą znajdować się nośniki prądu elektrycznego.

Co jest nośnikiem prądu elektrycznego w roztworze kwasów?

Otóz okazuje się, że nośnikami prądu elektrycznego w roztworach kwasów są; kationy wodorowe (H+) i aniony reszt kwasowych (Cl-, CO32-, SO42-, PO43-,.....) . Jony które pojawiły się w roztworze są wynikiem oddziaływania cząsteczek wody z cząsteczkami kwasu a efektem jest rozpad na jony.
Proces w wyniku którego nastąpił rozpad substancji na jony nosi nazwę
dysocjacji.

Przykład - kwas chlorowodorowy (kwas solny)
Cząsteczka kwasu chlorowodorowego jest dipolem, podobnie jak cząsteczka wody. W wyniku wzajemnego odziaływania dipoli kwasu chlorowodorowego i wody, dochodzi do zwiększenia odległości między jądrami atomów tworzących cząsteczkę chlorowodoru. Następstwem tego jest rozerwanie wiązania i powstanie swobodnych jonów.

HCl ---> H+ + Cl-

Według podobnego mechanizmu dysocjują pozostałe kwasy.

Kwasy są to substancje, które dysocjują w roztworze wodnym na jednododatnie jony wodoru i ujemne jony reszt kwasowych
H
xR ---> xH+ + Rx-

Przykłady dysocjacji kwasów

HCl ---> H+ + Cl-
H
2S <==> 2H+ + S2-
H
2SO4 ---> 2H+ + SO42-
H
2SO3 ---> 2H+ + SO32-
H
3PO4 ---> 3H+ + PO43-
HNO
3 ---> H+ + NO3-
H
2CO3 <==> 2H+ + CO32-

Nie wszystkie kwasy w roztworach rozpadają się na jony całkowicie. Przykładem kwasu, który nie rozpada sie na jony całkowicie jest kwas siarkowodorowy (H2S) i kwas węglowy (H2CO3)
Przedstawione wyżej równania dysocjacji kwasów zawierające w cząsteczce więcej jak jeden atom wodoru stanowią tylko uproszczoną interpretację tego procesu. W rzeczywistości kwasy takie dysocjują stopniowo.

H2SO4 ---> H+ + HSO4-
HSO
4- ---> H+ + SO42-

0x01 graphic

H2SO4 ---> 2H+ + SO42-

Jeżeli kwas w roztworze wodnym całkowicie dysocjuje, to w zapisie równania dysocjacji występuje jedna strzałka (--->). Umieszczenie dwóch strzałek (<==>) wskazuje, że substancja ulega częściowej dysocjacji.

Reakcje z metalami

Zn + 2HCl --> ZnCl2 + H2
Zn + H
2SO4 --> ZnSO4 + H2
2Al + 6HNO
3 --> 2Al(NO3)3 + 3H2
6Na + 2H
3PO4 --> 2Na3PO4 + 3H2
__________________________
Najczęściej w reakcji kwasów z metalami mamy do czynienia z procesem wypierania wodoru przez metal. Produktami reakcji są
sól i gazowy wodór.

Sól to substancja zawierająca w cząsteczce metal i resztę kwasową - MnRm
gdzie: M - metal, R - reszta kwasowa, n - ilość atomów metali, m - ilość reszt kwasowych

__________________________
Są kwasy (silne utleniacze), które w reakcji z metalem dają inne produkty jak wymienione wyżej. Takim kwasem jest kwas azotowy(V).
3Cu + 8HNO
3 --> 3Cu(NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

Reakcje z tlenkami

K2O + 2HCl ---> 2KCl + H2O
CaO + H
2SO4 --> CaSO4 + H2O
Al
2O3 + H3PO4 --> AlPO4 + H2O
__________________________
Produktem reakcji kwasów z tlenkami są
sól i woda.
Więcej o tlenkach i reakcjach tlenków w temacie tlenki

Reakcje z wodorotlenkami

NaOH + HBr --> NaBr + H2O
KOH + H
2SO4 ---> K2SO4 + H2O
Ca(OH)
2 + HNO3 ---> Ca(NO3)2 + H2O
__________________________
Produktem reakcji kwasów z tlenkami są
sól i woda.
Reakcja kwasów z wodorotlenkami nosi nazwę
reakcji zobojętniania.
Więcej o wodorotlenkach i reakcjach wodorotlenków w temacie wodorotlenki

Definicja wodorotlenku

Wodorotlenkami nazywamy wszystkie związki nieorganiczne, których cząsteczki zawierają kationy metali i aniony wodorotlenowe (OH-)
W
zór ogólny - M(OH)n

gdzie: n - ilośc grup wodorotlenowych, równa wartościowości metalu

Wodorotlenki podobnie jak kwasy spotykamy w naszym otoczeniu. Tymi wodorotlenkami są: