Oxykyseliny jsou mimořádně důležitou skupinou chemických sloučenin, které mají řadu specifických vlastností. Vyznačují se přítomností alespoň jednoho atomu kyslíku v kyselém radikálu. Jsou důležitou surovinou v mnoha průmyslových procesech. Oxykyseliny se používají v chemickém, farmaceutickém, papírenském a jiném průmyslu.
Struktura a produkce kyslíkatých kyselin
Oxykyseliny se skládají ze tří klíčových prvků: atom kyslíku, kyselinotvorný prvek a alespoň jeden atom vodíku vázaný na kyslík. Centrální atom je obvykle nekov, jako je síra, dusík nebo fosfor. Tyto prvky se nazývají „kyselinotvorné prvky“. Mohou také zahrnovat určité kovy v jejich vyšších oxidačních stavech, jako je mangan (VII). Názvy oxykyselin jsou vytvořeny z názvu kyselinotvorného prvku, jehož valence je uvedena v závorce, a přidáním přípony -ic , tj. kyselina fosforečná, kyselina sírová, kyselina dusičná atd. Pokud je konkrétní prvek přítomen ve více oxykyseliny, její valence musí být bezpodmínečně specifikována v názvu kyseliny. Oxykyseliny se získávají hlavně reakcí anhydridů kyselin s vodou. Anhydridy jsou oxidy specifických nekovů (nebo určitých kovů). V tomto případě lze kyslíkové kyseliny získat ve dvou stupních. V první fázi se v kyslíku spaluje kyselinotvorný prvek. Příkladem takové reakce je spalování fosforu (který tvoří čtyřatomové molekuly). Oxid fosforečný (V) neboli oxid fosforečný vzniká ve formě bílých výparů. Výsledný anhydrid kyseliny se poté rozpustí ve vodě za vzniku kyseliny fosforečné. Pokud se do systému přidá methyloranž (indikátor pH), roztok zčervená, protože získaná kyselina snížila pH roztoku. Dalším způsobem, jak získat kyslíkaté kyseliny, jsou (dvojité) vytěsňovací reakce. Když na konkrétní sůl působíte silnou kyselinou, můžete z její soli vytěsnit slabší kyselinu.
Charakteristika kyslíkatých kyselin
Oxykyseliny jsou klasifikovány jako tzv. elektrolyty , tj. sloučeniny, které mohou vést elektrický proud. V závislosti na kyselině mohou v různé míře podléhat elektrolytické disociaci ve vodě. Ve vodných roztocích se oxykyseliny disociují na kladné ionty (kationty) a záporné ionty (anionty), které mohou nést elektrický náboj. Kyseliny se dělí na:
- silné kyseliny, které se zcela disociují na vodíkové kationty a kyselé radikálové anionty. Mezi silné oxykyseliny patří kyselina sírová (VI), kyselina dusičná (V) a kyselina chlorná (VII).
- Slabé oxykyseliny, které nepodléhají úplné elektrolytické disociaci. Ve vodných roztocích zůstává většina jejich molekul nedisociovaná. Obecně platí, že kyseliny na bázi prvků nižších oxidačních stupňů mají nízkou pevnost; tyto zahrnují kyselinu sírovou (IV) nebo dusičnou (III). Kyselina uhličitá, H 2 CO 3 , je nejslabší oxykyselina. Je velmi nestabilní. Z roztoků je často vytlačován silnějšími kyselinami.
Čím větší je elektronegativita centrálního atomu tvořícího kyselý radikál dané kyseliny, tím silnější je samotná kyselina. Pokud stejný prvek tvoří několik kyselin, jeho síla roste s počtem atomů kyslíku v molekule. Kromě toho může být síla oxykyseliny určena její schopností disociovat vodíkové ionty (stupeň disociace) . Jednoprotonové kyseliny (které mají jeden vodíkový kationt) disociují v jediném kroku, zatímco multiprotonové kyseliny (s více než jedním atomem vodíku v molekule) disociují v několika krocích. Každý z nich má specifickou rovnici rovnováhy. První etapa je vždy nejrychlejší. Disociované atomy vodíku se spojují s molekulami vody za vzniku oxoniových iontů (H 3 O + ). Způsobují kyselé pH vodných roztoků kyselin. Oxykyseliny reagují se zásaditými oxidy a hydroxidy . V důsledku těchto reakcí se tvoří odpovídající soli a voda. Důležité je, že oxykyseliny nereagují s kyselými oxidy. Reagují s chemicky aktivními kovy (jako jsou kovy alkalických zemin nebo alkalické kovy). Tyto kovy vytěsňují vodík z molekul kyseliny za vzniku solí. Ušlechtilé kovy (které nejsou příliš chemicky aktivní) nereagují s oxykyselinami podobným způsobem, protože nevytlačují své atomy vodíku. Reagují pouze s oxidujícími kyselinami, tj. koncentrovaným roztokem kyseliny sírové nebo kyseliny dusičné. 
Vlastnosti a aplikace vybraných kyslíkatých kyselin
Kyselina sírová, H 2 SO 4 Je to silná kyselina ve formě olejovité kapaliny. Při 1,84 g/cm 3 je jeho hustota téměř dvakrát vyšší než hustota vody. Smíchá se s vodou téměř v každém poměru a uvolňuje spoustu tepla. Kyselina sírová je vysoce hygroskopická. Komerčně dostupný je roztok s koncentrací 98%kyseliny sírové. Oleum je roztok oxidu sírového, SO 3 , v kyselině sírové. H 2 SO 4 je klíčovým vedlejším produktem v průmyslu. Používá se k výrobě hnojiv (např. superfosfát ), jiných kyselin (např. kyselina mravenčí ), pracích prostředků, výbušnin, pesticidů, pryže, papíru a dalších věcí. Kyselina dusičná, HNO 3 Kyselina dusičná je bezbarvá kapalina, která je snadno rozpustná ve vodě. Koncentrované roztoky (asi 68 %) mají silné oxidační vlastnosti. HNO 3 způsobuje charakteristické žloutnutí bílkovin (xantoproteinová reakce). Koncentrovaná kyselina dusičná uvolňuje výpary v důsledku svého rozkladu s uvolňováním hnědého oxidu dusnatého. Mezi primární aplikace kyseliny dusičné patří především příprava dalších chemických látek (jako jsou určité soli , estery nebo nitrosloučeniny). Důležitá poptávka po HNO 3 pochází z procesu výroby dusičnanu amonného. Kyselina se také používá k výrobě výbušnin, barviv, k čištění kovových povrchů a ve farmaceutickém průmyslu. Kyselina fosforečná, H 3 PO 4 V laboratořích se nejčastěji používá vodný roztok této kyseliny (olejovitá kapalina) o koncentraci kolem 85 %. K dispozici je také čistý H 3 PO 4 : dodává se ve formě bílých krystalů (při pokojové teplotě). Kyselina fosforečná je silně hygroskopická. Tvoří tři řady solí: fosforečnany (V), dihydrogenfosforečnany (V) a hydrogenfosforečnany (V). Kyselina fosforečná je důležitým produktem v průmyslu. Značné množství se ho spotřebuje v chemických a farmaceutických procesech, např. při výrobě minerálních hnojiv, chemických produktů pro domácnost, přísad do krmiv nebo léčivých přípravků. Navíc je to jeden ze substrátů používaných pro výrobu přípravků na odstraňování vodního kamene a rzi.
