Oxyzuren zijn een uiterst belangrijke groep chemische verbindingen die een aantal specifieke eigenschappen hebben. Ze worden gekenmerkt door de aanwezigheid van ten minste één zuurstofatoom in het zure radicaal. Ze zijn een belangrijke grondstof in veel industriële processen. Oxyzuren worden gebruikt in de chemische, farmaceutische, papier- en andere industrieën.
Structuur en productie van oxyzuren
Oxyzuren bestaan uit drie hoofdelementen: een zuurstofatoom, een zuurvormend element en ten minste één waterstofatoom gebonden aan zuurstof. Het centrale atoom is meestal een niet-metaal zoals zwavel, stikstof of fosfor. Deze elementen worden de "zuurvormende elementen" genoemd. Deze kunnen ook bepaalde metalen bevatten in hun hogere oxidatietoestanden, zoals mangaan (VII). De namen van oxyzuren zijn gemaakt op basis van de naam van het zuurvormende element, met de valentie tussen haakjes gespecificeerd, en het achtervoegsel -ic toegevoegd , dwz fosforzuur, zwavelzuur, salpeterzuur, enz. Als een specifiek element in meerdere oxyzuren, moet de valentie ervan absoluut worden vermeld in de naam van het zuur. Oxyzuren worden voornamelijk verkregen door de reactie van zuuranhydriden met water. Anhydriden zijn oxiden van specifieke niet-metalen (of bepaalde metalen). In dit geval kunnen oxyzuren in twee fasen worden verkregen. In de eerste fase wordt een zuurvormend element in zuurstof verbrand. Een voorbeeld van zo’n reactie is de verbranding van fosfor (dat moleculen met vier atomen vormt). Fosfor(V)oxide, of fosforpentoxide, wordt gevormd in de vorm van witte dampen. Het resulterende zuuranhydride wordt vervolgens opgelost in water om fosforzuur te vormen. Als methyloranje (een pH-indicator) aan het systeem wordt toegevoegd, wordt de oplossing rood, omdat het verkregen zuur de pH van de oplossing heeft verlaagd. Een andere manier om oxyzuren te verkrijgen is door middel van (dubbele) verdringingsreacties. Wanneer je met een sterk zuur op een specifiek zout inwerkt, kun je een zwakker zuur uit zijn zout verdringen.
Kenmerken van oxyzuren
Oxyzuren worden geclassificeerd als zogenaamde elektrolyten , dwz verbindingen die elektrische stroom kunnen geleiden. Afhankelijk van het zuur kunnen ze in verschillende mate elektrolytische dissociatie in water ondergaan. In waterige oplossingen dissociëren oxyzuren in positieve ionen (kationen) en negatieve ionen (anionen), die een elektrische lading kunnen dragen. Zuren worden ingedeeld in:
- sterke zuren, die volledig dissociëren in waterstofkationen en zure radicale anionen. Sterke oxyzuren omvatten zwavelzuur (VI) zuur, salpeterzuur (V) zuur, chloorzuur (VII) zuur.
- Zwakke oxyzuren, die geen volledige elektrolytische dissociatie ondergaan. In waterige oplossingen blijven de meeste van hun moleculen ongedissocieerd. Over het algemeen hebben zuren op basis van elementen met lagere oxidatietoestanden een lage sterkte; deze omvatten zwavelzuur (IV) of salpeterzuur (III). Koolzuur, H 2 CO 3 , is het zwakste oxyzuur. Het is erg instabiel. Het wordt vaak uit oplossingen verdrongen door sterkere zuren.
Hoe groter de elektronegativiteit van het centrale atoom dat het zure radicaal van een bepaald zuur vormt, hoe sterker het zuur zelf. Als hetzelfde element meerdere zuren vormt, neemt de sterkte toe met het aantal zuurstofatomen in het molecuul. Bovendien kan de sterkte van een oxyzuur worden bepaald door zijn vermogen om waterstofionen te dissociëren (de mate van dissociatie) . Enkelvoudige protonzuren (die één waterstofkation hebben) dissociëren in een enkele stap, terwijl multi-protonzuren (met meer dan één waterstofatoom in het molecuul) dissociëren in verschillende stappen. Elk van hen heeft een specifieke evenwichtsvergelijking. De eerste etappe is altijd de snelste. Gedissocieerde waterstofatomen combineren met watermoleculen om oxoniumionen (H 3 O + ) te vormen. Ze veroorzaken de zure pH van waterige zure oplossingen. Oxyzuren reageren met basische oxiden en hydroxiden . Als resultaat van deze reacties worden overeenkomstige zouten en water gevormd. Belangrijk is dat oxyzuren niet reageren met zure oxiden. Ze reageren met chemisch actieve metalen (zoals aardalkalimetalen of alkalimetalen). Deze metalen verdringen waterstof uit zure moleculen om zouten te vormen. Edelmetalen (die niet erg chemisch actief zijn) reageren niet op dezelfde manier met oxyzuren omdat ze hun waterstofatomen niet verdringen. Ze reageren alleen met oxiderende zuren, dwz een geconcentreerde oplossing van zwavelzuur of salpeterzuur. 
Eigenschappen en toepassingen van geselecteerde oxyzuren
Zwavelzuur, H 2 SO 4 Het is een sterk zuur in de vorm van een olieachtige vloeistof. Met 1,84 g/cm 3 is de dichtheid bijna tweemaal hoger dan die van water. Het vermengt zich in bijna elke verhouding met water, waardoor er veel warmte vrijkomt. Zwavelzuur is zeer hygroscopisch. Een oplossing met een concentratie van 98%zwavelzuur is in de handel verkrijgbaar. Oleum is een oplossing van zwaveloxide, SO 3 , in zwavelzuur. H 2 SO 4 is een belangrijk bijproduct in de industrie. Het wordt gebruikt voor de productie van kunstmest (bijv. superfosfaat ), andere zuren (bijv . mierenzuur ), wasmiddelen, explosieven, pesticiden, rubber, papier en andere zaken. Salpeterzuur, HNO 3 Salpeterzuur is een kleurloze vloeistof die gemakkelijk oplosbaar is in water. Geconcentreerde oplossingen (van ongeveer 68%) hebben sterk oxiderende eigenschappen. HNO 3 veroorzaakt karakteristieke vergeling van eiwitten (de xanthoproteïnereactie). Geconcentreerd salpeterzuur geeft dampen af als gevolg van zijn ontleding waarbij bruin stikstofmonoxide vrijkomt. De primaire toepassingen van salpeterzuur zijn vooral de bereiding van andere chemische stoffen (zoals bepaalde zouten , esters of nitroverbindingen). Een belangrijke vraag naar HNO 3 komt voort uit het productieproces van ammoniumnitraat. Het zuur wordt ook gebruikt om explosieven, kleurstoffen te maken, om metalen oppervlakken schoon te maken en in de farmaceutische industrie. Fosforzuur, H 3 PO 4 Een waterige oplossing van dit zuur (een olieachtige vloeistof) met een concentratie van ongeveer 85%wordt het meest gebruikt in laboratoria. Pure H 3 PO 4 is ook verkrijgbaar: het komt in de vorm van witte kristallen (bij kamertemperatuur). Fosforzuur is sterk hygroscopisch. Het vormt drie reeksen zouten: fosfaten (V), diwaterstoffosfaten (V) en waterstoffosfaten (V). Fosforzuur is een belangrijk product in de industrie. Aanzienlijke hoeveelheden ervan worden verbruikt in chemische en farmaceutische processen, zoals bij de vervaardiging van minerale meststoffen, huishoudelijke chemische producten, toevoegingsmiddelen voor diervoeders of medicinale preparaten. Bovendien is het een van de substraten die worden gebruikt voor de productie van ontkalkings- en roestverwijderingspreparaten.
