- Structure chimique
- Nomenclature des sels d'acides
- Sels hydriques acides
- Sels d'acide ternaire
- Autre exemple
- Formation
- Les phosphates
- Citrates
- Exemples
- Sels acides de métaux de transition
- Caractère acide
- Applications
- Références
Les sels d'acides ou oxy-sels sont ceux issus de la neutralisation partielle des acides halohydriques et oxoacides. Par conséquent, les sels binaires et ternaires peuvent être trouvés dans la nature, qu'ils soient inorganiques ou organiques. Ils se caractérisent par la disponibilité de protons acides (H +).
De ce fait, leurs solutions conduisent généralement à l'obtention de milieux acides (pH <7). Cependant, tous les sels acides ne présentent pas cette caractéristique; certains proviennent en fait de solutions alcalines (basiques, avec un pH> 7).
Bicarbonate de sodium
Le plus représentatif de tous les sels acides est ce que l'on appelle communément le bicarbonate de sodium; également connu sous le nom de levure chimique (image du haut), ou avec leurs noms respectifs régis par la nomenclature traditionnelle, systématique ou compositionnelle.
Quelle est la formule chimique du bicarbonate de soude? NaHCO 3. Comme on peut le voir, il n'a qu'un seul proton. Et comment ce proton est-il lié? À l'un des atomes d'oxygène, formant le groupe hydroxyde (OH).
Les deux atomes d'oxygène restants sont donc considérés comme des oxydes (O 2–). Cette vue de la structure chimique de l'anion lui permet d'être nommée de manière plus sélective.
Structure chimique
Les sels d'acides ont en commun la présence d'un ou plusieurs protons acides, ainsi que celle d'un métal et d'un non-métal. La différence entre ceux qui proviennent des hydracides (HA) et des oxoacides (HAO) est, logiquement, l'atome d'oxygène.
Cependant, le facteur clé qui détermine l'acidité du sel en question (le pH qu'il produit une fois dissous dans un solvant), repose sur la force de la liaison entre le proton et l'anion; elle dépend également de la nature du cation, comme dans le cas de l'ion ammonium (NH 4 +).
La force HX, étant X l'anion, varie selon le solvant qui dissout le sel; qui est généralement de l'eau ou de l'alcool. Ainsi, après certaines considérations d'équilibre en solution, le niveau d'acidité des sels mentionnés peut être déduit.
Plus l'acide a de protons, plus le nombre possible de sels qui peuvent en émerger est grand. Pour cette raison, il existe de nombreux sels acides dans la nature, dont la plupart sont dissous dans les grands océans et les mers, ainsi que des composants nutritionnels des sols en plus des oxydes.
Nomenclature des sels d'acides
Comment sont nommés les sels acides? La culture populaire a pris sur elle d'attribuer des noms profondément enracinés aux sels les plus courants; cependant, pour le reste d'entre eux, moins connus, les chimistes ont conçu une série d'étapes pour leur donner des noms universels.
A cet effet, l'UICPA a recommandé une série de nomenclatures qui, bien qu'elles s'appliquent de la même manière pour les hydracides et les oxacides, présentent de légères différences lorsqu'elles sont utilisées avec leurs sels.
Il est nécessaire de maîtriser la nomenclature des acides avant de passer à la nomenclature des sels.
Sels hydriques acides
Les hydracides sont essentiellement la liaison entre l'hydrogène et un atome non métallique (des groupes 17 et 16, à l'exception de l'oxygène). Cependant, seuls ceux qui ont deux protons (H 2 X) sont capables de former des sels acides.
Ainsi, dans le cas du sulfure d'hydrogène (H 2 S), lorsque l'un de ses protons est remplacé par un métal, le sodium par exemple, on a NaHS.
Comment s'appelle le sel NaHS? Il existe deux manières: la nomenclature traditionnelle et la composition.
Sachant qu'il s'agit d'un sulfure, et que le sodium n'a qu'une valence de +1 (car il appartient au groupe 1), nous continuons ci-dessous:
Sel: NaHS
Nomenclatures
Composition: hydrogène sulfuré de sodium.
Traditionnel: sulfure d'acide de sodium.
Un autre exemple peut également être Ca (HS) 2:
Sel: Ca (HS) 2
Nomenclatures
Composition: bis (sulfure d'hydrogène) de calcium.
Traditionnel: sulfure de calcium acide.
Comme on peut le voir, les préfixes bis-, tris, tétrakis, etc. sont ajoutés, en fonction du nombre d'anions (HX) n, où n est la valence de l'atome métallique. Donc, en appliquant le même raisonnement pour Fe (HSe) 3:
Sel: Fe (HSe) 3
Nomenclatures
Composition: Tris (hydrogénoséléniure) de fer (III).
Traditionnel: sulfure de fer acide (III).
Le fer ayant principalement deux valences (+2 et +3), il est indiqué entre parenthèses avec des chiffres romains.
Sels d'acide ternaire
Aussi appelés oxysels, ils ont une structure chimique plus complexe que les sels hydracides acides. Dans ceux-ci, l'atome non métallique forme des doubles liaisons avec l'oxygène (X = O), classées comme oxydes, et des liaisons simples (X-OH); ce dernier étant responsable de l'acidité du proton.
Les nomenclatures traditionnelles et de composition maintiennent les mêmes normes que pour les oxoacides et leurs sels ternaires respectifs, avec la seule distinction de mettre en évidence la présence du proton.
En revanche, la nomenclature systématique considère les types de liaisons XO (d'addition) ou le nombre d'oxygène et de protons (celui de l'hydrogène des anions).
De retour avec le bicarbonate de soude, il est nommé comme suit:
Sel: NaHCO 3
Nomenclatures
Traditionnel: carbonate de sodium.
Composition: Hydrogénocarbonate de sodium.
Systématique et ajout d'hydrogène des anions: Hidroxidodioxidocarbonato (-1) sodium, hydrogène (trioxidocarbonato) sodium.
Informel: bicarbonate de soude, bicarbonate de soude.
D'où viennent les termes «hydroxy» et «dioxyde»? «Hydroxy» se réfère au groupe -OH restant dans l'anion HCO 3 - (O 2 C-OH), et «dioxyde» aux deux autres oxygène sur lesquels la double liaison C = O «résonne» (résonance).
Pour cette raison, la nomenclature systématique, bien que plus exacte, est un peu compliquée pour ceux qui sont initiés au monde de la chimie. Le nombre (-1) est égal à la charge négative de l'anion.
Autre exemple
Sel: Mg (H 2 PO 4) 2
Nomenclatures
Traditionnel: phosphate diacide de magnésium.
Composition: dihydrogénophosphate de magnésium (notez les deux protons).
Systématique et ajout d'hydrogène des anions: dihidroxidodioxidofosfato (-1) magnésium, bis magnésium.
En réinterprétant la nomenclature systématique, nous avons que l'anion H 2 PO 4 - a deux groupes OH, donc les deux atomes d'oxygène restants forment des oxydes (P = O).
Formation
Comment se forment les sels acides? Ils sont le produit de la neutralisation, c'est-à-dire de la réaction d'un acide avec une base. Puisque ces sels ont des protons acides, la neutralisation ne peut pas être complète, mais partielle; sinon on obtient le sel neutre, comme on peut le voir dans les équations chimiques:
H 2 A + 2NaOH => Na 2 A + 2H 2 O (complet)
H 2 A + NaOH => NaHA + H 2 O (partiel)
De plus, seuls les acides polyprotiques peuvent avoir des neutralisations partielles, puisque les acides HNO 3, HF, HCl, etc., n'ont qu'un seul proton. Ici, le sel acide est NaHA (qui est fictif).
Si au lieu d'avoir neutralisé l'acide diprotique H 2 A (plus précisément un hydracide), avec du Ca (OH) 2, alors le sel de calcium Ca (HA) 2 correspondant aurait été généré. Si Mg (OH) 2 était utilisé, Mg (HA) 2 serait obtenu; si LiOH a été utilisé, LiHA; CsOH, CsHA, etc.
On en conclut, en ce qui concerne la formation, que le sel est constitué de l'anion A qui provient de l'acide et du métal de la base utilisée pour la neutralisation.
Les phosphates
L'acide phosphorique (H 3 PO 4) est un oxo-acide polyprotique, c'est pourquoi une grande quantité de sels en est dérivée. En utilisant KOH pour le neutraliser et ainsi obtenir ses sels, nous avons:
H 3 PO 4 + KOH => KH 2 PO 4 + H 2 O
KH 2 PO 4 + KOH => K 2 HPO 4 + H 2 O
K 2 HPO 4 + KOH => K 3 PO 4 + H 2 O
KOH neutralise l'un des protons acides de H 3 PO 4, en étant remplacé par le cation K + dans le sel de phosphate diacide de potassium (selon la nomenclature traditionnelle). Cette réaction continue à avoir lieu jusqu'à ce que les mêmes équivalents KOH soient ajoutés pour neutraliser tous les protons.
On constate alors qu'il se forme jusqu'à trois sels de potassium différents, chacun avec ses propriétés respectives et ses utilisations possibles. Le même résultat pourrait être obtenu en utilisant LiOH, donnant des phosphates de lithium; ou Sr (OH) 2, pour former des phosphates de strontium, et ainsi de suite avec d'autres bases.
Citrates
L'acide citrique est un acide tricarboxylique présent dans de nombreux fruits. Par conséquent, il a trois groupes –COOH, ce qui équivaut à trois protons acides. Là encore, comme l'acide phosphorique, il est capable de générer trois types de citrates en fonction du degré de neutralisation.
De cette manière, en utilisant NaOH, on obtient des citrates mono-, di- et trisodiques:
OHC 3 H 4 (COOH) 3 + NaOH => OHC 3 H 4 (COONa) (COOH) 2 + H 2 O
OHC 3 H 4 (COONa) (COOH) 2 + NaOH => OHC 3 H 4 (COONa) 2 (COOH) + H 2 O
OHC 3 H 4 (COONa) 2 (COOH) + NaOH => OHC 3 H 4 (COONa) 3 + H 2 O
Les équations chimiques semblent compliquées étant donné la structure de l'acide citrique, mais si elles sont représentées, les réactions seraient aussi simples que celles de l'acide phosphorique.
Le dernier sel est le citrate de sodium neutre, dont la formule chimique est Na 3 C 6 H 5 O 7. Et les autres citrates de sodium sont: Na 2 C 6 H 6 O 7, le citrate d'acide de sodium (ou citrate disodique); et NaC 6 H 7 O 7, diacide citrate de sodium (ou citrate monosodique).
Ce sont un exemple clair de sels organiques acides.
Exemples
De nombreux sels acides se trouvent dans les fleurs et de nombreux autres substrats biologiques, ainsi que dans les minéraux. Cependant, les sels d'ammonium ont été omis, qui, contrairement aux autres, ne dérivent pas d'un acide mais d'une base: l'ammoniac.
Comment est-ce possible? Elle est due à la réaction de neutralisation de l'ammoniac (NH 3), une base qui déprotonise et produit le cation ammonium (NH 4 +). NH 4 +, ainsi que les autres cations métalliques, peuvent parfaitement remplacer l'un quelconque des protons acides des espèces hydracide ou oxacide.
Dans le cas des phosphates et citrates d'ammonium, il suffit de substituer NH 4 à K et Na, et six nouveaux sels seront obtenus. Il en est de même avec l'acide carbonique: NH 4 HCO 3 (carbonate d'ammonium acide) et (NH 4) 2 CO 3 (carbonate d'ammonium).
Sels acides de métaux de transition
Les métaux de transition peuvent également faire partie de divers sels. Cependant, ils sont moins connus et les synthèses qui les sous-tendent présentent un degré de complexité plus élevé en raison des différents nombres d'oxydation. Des exemples de ces sels comprennent les suivants:
Sel: AgHSO 4
Nomenclatures
Traditionnel: sulfate d'argent acide.
Composition: hydrogénosulfate d'argent.
Systématique: Hydrogène d'argent (tétraoxidosulfate).
Sel: Fe (H 2 BO 3) 3
Nomenclatures
Traditionnel: borate de diacide de fer (III).
Composition: Dihydrogénoborate de fer (III).
Systématique: Iron Tris (III).
Sel: Cu (HS) 2
Nomenclatures
Traditionnel: sulfure de cuivre acide (II).
Composition: sulfure d'hydrogène de cuivre (II).
Systématique: Bis (sulfure d'hydrogène) de cuivre (II).
Sel: Au (HCO 3) 3
Nomenclatures
Traditionnel: Carbonate d'or acide (III).
Composition: Hydrogénocarbonate d'or (III).
Systématique: Golden Tris (III).
Et ainsi avec d'autres métaux. La grande richesse structurale des sels d'acides réside plus dans la nature du métal que dans celle de l'anion; car il n'y a pas beaucoup d'hydracides ou d'oxacides qui existent.
Caractère acide
Les sels acides généralement dissous dans l'eau donnent une solution aqueuse avec un pH inférieur à 7. Cependant, ce n'est pas strictement vrai pour tous les sels.
Pourquoi pas? Parce que les forces qui lient le proton acide à l'anion ne sont pas toujours les mêmes. Plus ils sont forts, moins il y aura tendance à le donner au milieu; De même, il y a une réaction inverse qui fait régresser ce fait: la réaction d'hydrolyse.
Ceci explique pourquoi NH 4 HCO 3, bien qu'il soit un sel acide, génère des solutions alcalines:
NH 4 + + H 2 O <=> NH 3 + H 3 O +
HCO 3 - + H 2 O <=> H 2 CO 3 + OH -
HCO 3 - + H 2 O <=> CO 3 2– + H 3 O +
NH 3 + H 2 O <=> NH 4 + + OH -
Compte tenu des équations d'équilibre précédentes, le pH basique indique que les réactions qui produisent OH - se produisent préférentiellement à celles qui produisent H 3 O +, une espèce indicatrice d'une solution acide.
Cependant, tous les anions ne peuvent pas être hydrolysés (F -, Cl -, NO 3 -, etc.); Ce sont ceux qui proviennent d'acides et de bases forts.
Applications
Chaque sel acide a ses propres utilisations pour différents domaines. Cependant, ils peuvent résumer un certain nombre d'utilisations courantes pour la plupart d'entre eux:
-Dans l'industrie alimentaire, ils sont utilisés comme levures ou conservateurs, ainsi que dans la confiserie, dans les produits d'hygiène bucco-dentaire et dans la fabrication de médicaments.
-Ceux qui sont hygroscopiques sont destinés à absorber l'humidité et le CO 2 dans les espaces ou les conditions qui le nécessitent.
-Les sels de potassium et de calcium trouvent généralement des utilisations comme engrais, composants nutritionnels ou réactifs de laboratoire.
-En tant qu'additifs pour le verre, la céramique et les ciments.
-Dans la préparation de solutions tampons, essentielles pour toutes les réactions sensibles aux changements brusques de pH. Par exemple, des tampons phosphate ou acétate.
-Et enfin, beaucoup de ces sels fournissent des formes solides et facilement gérables de cations (en particulier des métaux de transition) très demandées dans le monde de la synthèse inorganique ou organique.
Références
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- C. Speakman et Neville Smith. (1945). Sels acides d'acides organiques comme étalons de pH. Nature volume 155, page 698.
- Wikipédia. (2018). Sels acides. Tiré de: en.wikipedia.org
- Identification des acides, des bases et des sels. (2013). Extrait de: ch302.cm.utexas.edu
- Solutions salines acides et basiques. Tiré de: chem.purdue.edu
- Joaquín Navarro Gómez. Sels hydriques acides. Tiré de: formulacionquimica.weebly.com
- Encyclopédie des exemples (2017). Sels acides. Récupéré de: examples.co