HYDRACIDES: CARACTÉRISTIQUES, NOMENCLATURE, UTILISATIONS ET EXEMPLES - CHIMIE - 2025

Les acides halohydriques ou binaires sont dissous dans des composés aqueux constitués d'hydrogène et d'un élément non métallique: les halogénures d'hydrogène. Sa formule chimique générale peut être exprimée par HX, où H est l'atome d'hydrogène et X est l'élément non métallique.

X peut appartenir au groupe 17, aux halogènes, ou aux éléments du groupe 16 sans inclure d'oxygène. Contrairement aux oxoacides, les hydracides manquent d'oxygène. Puisque les hydracides sont des composés covalents ou moléculaires, la liaison HX doit être considérée. Ceci est d'une grande importance et définit les caractéristiques de chaque hydracide.

Source: Gabriel Bolívar

Qu'en est-il du lien HX? Comme on peut le voir sur l'image ci-dessus, il existe un produit de moment dipolaire permanent des différentes électronégativités entre H et X. Puisque X est généralement plus électronégatif que H, il attire son nuage d'électrons et se retrouve avec une charge partielle négative δ-.

En revanche, H, cédant une partie de sa densité électronique à X, se retrouve avec une charge partielle positive δ +. Plus le δ- est négatif, plus riche en électrons X sera et plus le déficit électronique en H. sera grand. Par conséquent, selon l'élément X, un hydracide peut être plus ou moins polaire.

L'image révèle également la structure des hydracides. HX est une molécule linéaire, qui peut interagir avec une autre à l'une de ses extrémités. Plus HX est polaire, plus ses molécules interagiront avec force ou affinité. En conséquence, ses points d'ébullition ou de fusion augmenteront.

Cependant, les interactions HX-HX sont encore suffisamment faibles pour donner naissance à un hydracide solide. Pour cette raison, dans des conditions de pression et de température ambiante, ce sont des substances gazeuses; À l'exception du HF, qui s'évapore au-dessus de 20 ° C.

Parce que? Parce que HF est capable de former de fortes liaisons hydrogène. Alors que les autres hydracides, dont les éléments non métalliques sont moins électronégatifs, peuvent difficilement être en phase liquide en dessous de 0 ° C. HCl, par exemple, bout à environ -85 ° C.

Les hydracides sont-ils des substances acides? La réponse réside dans la charge partielle positive δ + sur l'atome d'hydrogène. Si δ + est très grand ou si la liaison HX est très faible, alors HX sera un acide fort; Comme pour tous les hydroacides des halogènes, une fois leurs halogénures respectifs dissous dans l'eau.

caractéristiques

Physique

-Visiblement tous les hydracides sont des solutions transparentes, puisque HX est très soluble dans l'eau. Ils peuvent avoir des tons jaunâtres selon les concentrations de HX dissous.

-Ils sont fumeurs, ce qui signifie qu'ils dégagent des fumées denses, corrosives et irritantes (certaines d'entre elles sont même nauséabondes). En effet, les molécules HX sont très volatiles et interagissent avec la vapeur d'eau dans le milieu entourant les solutions. De plus, HX sous ses formes anhydres sont des composés gazeux.

-Les hydracides sont de bons conducteurs d'électricité. Bien que les HX soient des espèces gazeuses aux conditions atmosphériques, lorsqu'ils se dissolvent dans l'eau, ils libèrent des ions (H ⁺ X ^-), qui permettent le passage du courant électrique.

-Ses points d'ébullition sont supérieurs à ceux de ses formes anhydres. Autrement dit, HX (ac), qui désigne l'hydracide, bout à des températures supérieures à HX (g). Par exemple, le chlorure d'hydrogène, HCl (g), bout à -85 ° C, mais l'acide chlorhydrique, son hydracide, est d'environ 48 ° C.

Parce que? Parce que les molécules HX gazeuses sont entourées par celles de l'eau. Deux types d'interactions peuvent se produire en même temps: les liaisons hydrogène, HX - H ₂ O - HX, ou la solvatation ionique, H ₃ O ⁺ (aq) et X ^- (aq). Ce fait est directement lié aux caractéristiques chimiques des hydracides.

Chimique

Les hydracides sont des solutions très acides, ils ont donc des protons acides H ₃ O ⁺ disponibles pour réagir avec d'autres substances. D'où vient H ₃ O ⁺ ? De l'atome d'hydrogène à charge partielle positive δ +, qui se dissocie dans l'eau et finit par incorporer de manière covalente dans une molécule d'eau:

HX (aq) + H ₂ O (l) <=> X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

Notez que l'équation correspond à une réaction qui établit un équilibre. Lorsque la formation de X ^- (aq) + H ₃ O ⁺ (aq) est thermodynamiquement hautement favorisée, HX libère son proton acide dans l'eau; puis il peut, avec H ₃ O ⁺ comme nouveau «support», réagir avec un autre composé, même si ce dernier n'est pas une base forte.

Ce qui précède explique les caractéristiques acides des hydracides. C'est le cas de tout HX dissous dans l'eau; mais certains génèrent des solutions plus acides que d'autres. Et c'est due a quoi? Les raisons peuvent être très compliquées. Tous les HX (ac) ne favorisent pas l'équilibre ci-dessus vers la droite, c'est-à-dire vers X ^- (ac) + H ₃ O ⁺ (ac).

Acidité

Et l'exception est observée dans l'acide fluorhydrique, HF (aq). Le fluor est très électronégatif, par conséquent, il raccourcit la distance de la liaison HX, la renforçant contre sa dégradation par l'action de l'eau.

De même, la liaison HF a un bien meilleur chevauchement pour des raisons de rayon atomique. En revanche, les liaisons H-Cl, H-Br ou HI sont plus faibles et ont tendance à se dissocier complètement dans l'eau, au point de rompre l'équilibre relevé ci-dessus.

En effet, les autres halogènes ou chalcogènes (le soufre par exemple) ont des rayons atomiques plus grands et donc des orbitales plus grandes. Par conséquent, la liaison HX présente un chevauchement orbitaire plus faible car X est plus grand, ce qui à son tour affecte la force acide au contact de l'eau.

Ainsi, l'ordre décroissant d'acidité des hydroacides des halogènes est le suivant: HF <HCl

Nomenclature

Forme anhydre

Comment sont nommés les hydracides? Sous leurs formes anhydres, HX (g), ils doivent être mentionnés comme dicté pour les halogénures d'hydrogène: en ajoutant le suffixe –uro à la fin de leurs noms.

Par exemple, HI (g) consiste en un halogénure (ou hydrure) formé d'hydrogène et d'iode, son nom est donc: iodure d' hydrogène. Étant donné que les non-métaux sont généralement plus électronégatifs que l'hydrogène, leur indice d'oxydation est de +1. Dans NaH, en revanche, l'hydrogène a un indice d'oxydation de -1.

C'est une autre manière indirecte de différencier les hydrures moléculaires des halogènes ou les halogénures d'hydrogène d'autres composés.

Une fois que HX (g) entre en contact avec l'eau, il est représenté par HX (ac) et l'hydracide est alors obtenu.

En solution aqueuse

Pour nommer l'hydracide, HX (ac), le suffixe –uro de ses formes anhydres doit être remplacé par le suffixe –hydrique. Et ils devraient être mentionnés en premier lieu comme des acides. Ainsi, pour l'exemple ci-dessus, HI (aq) est appelé: eau acide de yod.

Comment se forment-ils?

Dissolution directe des halogénures d'hydrogène

Les hydracides peuvent être formés en dissolvant simplement leurs halogénures d'hydrogène correspondants dans l'eau. Cela peut être représenté par l'équation chimique suivante:

HX (g) => HX (ac)

HX (g) est très soluble dans l'eau, il n'y a donc pas d'équilibre de solubilité, contrairement à sa dissociation ionique pour libérer des protons acides.

Cependant, il existe une méthode de synthèse qui est préférée car elle utilise des sels ou des minéraux comme matière première, en les dissolvant à basse température avec des acides forts.

Dissolution de sels de non-métaux avec des acides

Si le sel de table, NaCl, est dissous avec de l'acide sulfurique concentré, la réaction suivante se produit:

NaCl (s) + H ₂ SO ₄ (aq) => HCl (aq) + NaHSO ₄ (aq)

L' acide sulfurique fait don de l' un de ses protons acides au Cl ^- anion chlorure, convertissant ainsi de l' acide chlorhydrique. Le chlorure d'hydrogène, HCl (g), peut s'échapper de ce mélange car il est très volatil, surtout si sa concentration dans l'eau est très élevée. L'autre sel produit est le sulfate d'acide de sodium, NaHSO ₄.

Une autre façon de le produire est de remplacer l'acide sulfurique par de l'acide phosphorique concentré:

NaCl (s) + H ₃ PO ₄ (aq) => HCl (aq) + NaH ₂ PO ₄ (aq)

H ₃ PO ₄ réagit de la même manière que H ₂ SO ₄ en produisant de l'acide chlorhydrique et du phosphate diacide de sodium. NaCl est la source de l'anion Cl ^-, de sorte que pour synthétiser les autres hydracides, des sels ou des minéraux contenant F ^-, Br ^-, I ^-, S ^2-, etc. sont nécessaires.

Mais l'utilisation de H ₂ SO ₄ ou H ₃ PO ₄ dépendra de sa force oxydante. H ₂ SO ₄ est un oxydant très puissant, au point qu'il oxyde même Br ^- et I ^- en leurs formes moléculaires Br ₂ et I ₂; le premier est un liquide rougeâtre et le second un solide violet. Par conséquent, H ₃ PO ₄ représente l'alternative préférée dans de telles synthèses.

Applications

Nettoyants et solvants

Les hydracides sont essentiellement utilisés pour dissoudre différents types de matières. En effet, ce sont des acides forts et peuvent nettoyer n'importe quelle surface avec modération.

Ses protons acides sont ajoutés aux composés d'impuretés ou de saletés, les rendant solubles dans le milieu aqueux et sont ensuite entraînés par l'eau.

Selon la nature chimique de ladite surface, un hydracide ou un autre peut être utilisé. Par exemple, l'acide fluorhydrique ne peut pas être utilisé pour nettoyer le verre car il le dissoudra sur place. L'acide chlorhydrique est utilisé pour éliminer les taches sur les carreaux de piscine.

Ils sont également capables de dissoudre des roches ou des échantillons solides, puis utilisés à des fins d'analyse ou de production à petite ou grande échelle. Dans la chromatographie d'échange d'ions, de l'acide chlorhydrique dilué est utilisé pour nettoyer la colonne des ions restants.

Catalyseurs acides

Certaines réactions nécessitent des solutions très acides pour les accélérer et réduire le temps qu'elles ont lieu. C'est là que les hydracides entrent en jeu.

Un exemple de ceci est l'utilisation d'acide iodhydrique dans la synthèse de l'acide acétique glacial. L'industrie pétrolière a également besoin d'hydracides dans les processus de raffinage.

Réactifs pour la synthèse de composés organiques et inorganiques

Les hydracides fournissent non seulement des protons acides, mais également leurs anions respectifs. Ces anions peuvent réagir avec un composé organique ou inorganique pour former un halogénure spécifique. De cette manière, ils peuvent être synthétisés: fluorures, chlorures, iodures, bromures, sélénures, sulfures et autres composés.

Ces halogénures peuvent avoir des applications très diverses. Par exemple, ils peuvent être utilisés pour synthétiser des polymères, tels que le Téflon; ou des intermédiaires, à partir desquels les atomes d'halogène seront incorporés dans les structures moléculaires de certains médicaments.

Supposons que la molécule CH ₃ CH ₂ OH, l'éthanol, réagisse avec HCl pour former du chlorure d'éthyle:

CH ₃ CH ₂ OH + HCl => CH ₃ CH ₂ Cl + H ₂ O

Chacune de ces réactions cache un mécanisme et de nombreux aspects qui sont considérés dans les synthèses organiques.

Exemples

Il n'y a pas beaucoup d'exemples disponibles pour les hydracides, car le nombre de composés possibles est naturellement limité. Pour cette raison, certains hydracides supplémentaires avec leur nomenclature respective sont énumérés ci-dessous (l'abréviation (ac) est ignorée):

HF, acide fluorhydrique

Hydracide binaire dont les molécules HF forment de fortes liaisons hydrogène, au point que dans l'eau c'est un acide faible.

H

Contrairement aux hydracides considérés jusqu'alors, il est polyatomique, c'est-à-dire qu'il a plus de deux atomes, cependant, il continue d'être binaire puisqu'il s'agit de deux éléments: le soufre et l'hydrogène.

Ses molécules MSM angulaires ne forment pas de liaisons hydrogène appréciables et peuvent être détectées par leur odeur caractéristique d'œuf pourri.

HCl, acide chlorhydrique

L'un des acides les plus connus de la culture populaire. Il fait même partie de la composition du suc gastrique, présent dans l'estomac, et avec les enzymes digestives, ils dégradent les aliments.

HBr, acide bromhydrique

Comme l'acide iodhydrique, il se compose en phase gazeuse de molécules H-Br linéaires, qui se dissocient en ions H ⁺ (H ₃ O ⁺) et Br ^- lorsqu'ils pénètrent dans l'eau.

H

Bien que le tellure ait un certain caractère métallique, son hydracide dégage des vapeurs désagréables et hautement toxiques, telles que le séléniure d'hydrogène.

Comme les autres hydracides de chalcogénures (du groupe 16 du tableau périodique), il produit en solution l'anion Te ^2-, donc sa valence est de -2.

Références

1. Clark J. (22 avril 2017). L'acidité des halogénures d'hydrogène. Récupéré de: chem.libretexts.org
2. Lumen: Introduction à la chimie. Acides binaires. Tiré de: courses.lumenlearning.com
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (22 juin 2018). Définition de l'acide binaire. Récupéré de: thinkco.com
4. M. D. Scott. Rédaction et nomenclature de formules chimiques.. Récupéré de: celinaschools.org
5. Madhusha. (9 février 2018). Distinguer les acides binaires et les oxyacides. Récupéré de: pediaa.com
6. Wikipédia. (2018). Acide hydracide. Récupéré de: es.wikipedia.org
7. Natalie Andrews. (24 avril 2017). Les utilisations de l'acide hydriodique. Récupéré de: scaimer.com
8. StudiousGuy. (2018). Acide fluorhydrique: utilisations et applications importantes. Récupéré de: studiousguy.com